JP5016957B2 - Manufacturing method of mold having uneven structure, mold for optical element, and optical element - Google Patents

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Description

本発明は、凹凸構造を有する型及び光学素子用型の製造方法、及び光学素子に関する。
特に、本発明に係る光学素子用金型を用いて成形された光学素子は、光の入出射面での界面反射光量を抑制する機能を有する。例えばカメラやビデオカメラをはじめとする撮像機器、もしくは液晶プロジェクタや電子写真機器の光走査装置をはじめとする投影機器に好適である。
The present invention relates to a mold having an uneven structure, a method for manufacturing a mold for optical elements, and an optical element.
In particular, an optical element molded using the optical element mold according to the present invention has a function of suppressing the amount of light reflected from the interface on the light incident / exit surface. For example, it is suitable for an imaging device such as a camera or a video camera, or a projection device such as a liquid crystal projector or an optical scanning device of an electrophotographic device.

一般に表面反射光量を抑制する必要のある光学素子は、その表面に屈折率の異なる光学膜を数十乃至数百nmの厚みで単層あるいは複数層を積層して所望の反射特性を得ている。これら光学膜を形成するためには、蒸着、スパッタリング等の真空成膜法やディップコート、スピンコート等の湿式成膜法が用いられる。これらいずれの成膜手段をとるとしても、光学素子基体を加工した上で成膜しなければならないため製造が困難でコストを低減するにはそれぞれに制約がある。   In general, an optical element that needs to suppress the amount of light reflected on the surface obtains desired reflection characteristics by laminating a single layer or a plurality of layers with an optical film having a different refractive index on its surface to a thickness of several tens to several hundreds of nanometers. . In order to form these optical films, vacuum film formation methods such as vapor deposition and sputtering, and wet film formation methods such as dip coating and spin coating are used. Regardless of which film forming means is used, the optical element substrate must be processed and then formed into a film, which makes it difficult to manufacture and there are restrictions in reducing the cost.

一方、光学膜を用いずに光学素子の表面に設計波長と同等以下のピッチで微細形状を形成することで界面反射光量を抑制できることが知られている。この原理を利用し金型に該微細形状を形成し、基体の成形とともに光学素子を製造することができれば究極的に製造コストを低減することが可能となる。   On the other hand, it is known that the amount of reflected light at the interface can be suppressed by forming a fine shape with a pitch equal to or less than the design wavelength on the surface of the optical element without using an optical film. If the fine shape can be formed on the mold using this principle, and the optical element can be manufactured together with the molding of the substrate, the manufacturing cost can be ultimately reduced.

従来よりSWS(Sub Wave−length Structure)と呼ばれる、微細形状を形成する手法として半導体プロセスが広く用いられているが、この方法は精密に設計されたSWSを形成できる利点がある。しかしながら、曲面上の大面積に形成する場合は制約が多く、安価(簡易)に製造するには非常に難しいという問題点があった。   Conventionally, a semiconductor process called SWS (Sub Wave-length Structure), which is a technique for forming a fine shape, has been widely used. However, this method has an advantage that a precisely designed SWS can be formed. However, there are many restrictions when forming a large area on a curved surface, and there is a problem that it is very difficult to manufacture inexpensively (simplely).

一方、簡易にSWSを製造する手法の1つとして微粒子を利用して形成する手法が提案されている(例えば特許文献1、2参照)。
特許文献1において、微粒子を利用する場合、大面積に一括してSWSを形成することが可能である。しかしながら、該微粒子を連続的に均等に並べてSWSを構成するため、反射特性を決める基材と雰囲気との体積比率やアスペクト比を制御することが難しく、理想的な反射防止効果を得ることが難しいという問題点があった。
On the other hand, a method of forming by using fine particles has been proposed as one of methods for easily manufacturing SWS (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
In Patent Document 1, when fine particles are used, SWS can be formed in a large area all together. However, since the SWS is formed by continuously and uniformly arranging the fine particles, it is difficult to control the volume ratio and aspect ratio of the base material and the atmosphere that determine the reflection characteristics, and it is difficult to obtain an ideal antireflection effect. There was a problem.

他方、大面積に安価にSWSを形成しアスペクト比も任意に制御できる手法として、陽極酸化法が知られている。酸性電解液中でアルミニウム等の金属を陽極として通電し酸化させることで微細な孔が形成される。このことを利用して規則的に孔を並べる手法や孔に異種材料を充填する手法等が開発されてきている(例えば特許文献3、4参照)。
特開2000−071290号公報 特開2001−074919号公報 特開平2−254192号公報 特開平10−121292号公報
On the other hand, an anodic oxidation method is known as a method capable of forming SWS in a large area at low cost and controlling the aspect ratio arbitrarily. Fine pores are formed by applying a metal such as aluminum as an anode in an acidic electrolyte and oxidizing it. Utilizing this fact, a method for regularly arranging holes, a method for filling holes with different materials, and the like have been developed (see, for example, Patent Documents 3 and 4).
JP 2000-071290 A JP 2001-074919 A JP-A-2-254192 JP-A-10-121292

光学素子に光が入射すると該光学素子の入出射面で不要となる反射光が生じる。このとき光学素子の入出射面で発生する反射光による課題を従来のレーザービームプリンタ(LBP)を例に説明する。ただし、本発明が解決しようとする課題は光が入出射する界面で起こるフレネル反射による不具合であり、固体表面の反射に限ったものではない。   When light enters the optical element, unnecessary reflected light is generated on the incident / exit surface of the optical element. A problem caused by the reflected light generated on the incident / exit surface of the optical element at this time will be described using a conventional laser beam printer (LBP) as an example. However, the problem to be solved by the present invention is a defect due to Fresnel reflection occurring at the interface where light enters and exits, and is not limited to the reflection of the solid surface.

図10はLBP等に用いられる従来の光走査装置の主走査方向の要部断面図(主走査断面図)である。
同図において光源手段1から出射した発散光束はコリメーターレンズ8によって略平行光束もしくは収束光束とされ、開口絞り3によって該光束(光量)を整形して副走査方向のみに屈折力を有するシリンドリカルレンズ4に入射している。シリンドリカルレンズ4に入射した光束のうち主走査断面内においてはそのままの状態で出射し、副走査断面内においては収束して回転多面鏡(ポリゴンミラー)から成る光偏向器5の偏向面5a近傍にほぼ線像として結像している。
FIG. 10 is a cross-sectional view (main scanning cross-sectional view) of the main part in the main scanning direction of a conventional optical scanning device used for LBP and the like.
In the figure, a divergent light beam emitted from the light source means 1 is made into a substantially parallel light beam or a convergent light beam by the collimator lens 8, and the light beam (light amount) is shaped by the aperture stop 3 to have a refractive power only in the sub-scanning direction. 4 is incident. Out of the light beam incident on the cylindrical lens 4, the light beam exits as it is in the main scanning section, converges in the sub-scanning section, and converges in the vicinity of the deflecting surface 5 a of the optical deflector 5 composed of a rotating polygon mirror (polygon mirror). It is formed almost as a line image.

そして光偏向器5の偏向面5aで反射偏向された光束をfθ特性を有する2枚のfθレンズ6a、6bを有する結像光学手段(fθレンズ系)6を介して被走査面としての感光ドラム面7上へ導光する。そして、該光偏向器5を矢印A方向に回転させることによって該感光ドラム面7上を矢印B方向(主走査方向)に光走査して画像情報の記録を行っている。   Then, the light beam reflected and deflected by the deflecting surface 5a of the optical deflector 5 is passed through an imaging optical means (fθ lens system) 6 having two fθ lenses 6a and 6b having fθ characteristics. The light is guided onto the surface 7. Then, by rotating the optical deflector 5 in the direction of arrow A, the photosensitive drum surface 7 is optically scanned in the direction of arrow B (main scanning direction) to record image information.

近年、結像光学手段を構成するfθレンズ(光学素子)は自由曲面形状で構成することが多く、該形状を製造しやすいプラスチック材料で生産されることが一般的になってきている。   In recent years, the fθ lens (optical element) constituting the imaging optical means is often formed in a free-form surface shape, and it is becoming common to produce the shape with a plastic material that is easy to manufacture.

ところが、プラスチックレンズは技術的、コスト的な理由からレンズ面に反射防止膜を施すことが困難なため反射防止膜を省く場合があり、各光学面での表面反射が発生し、不具合が生じることがあった。つまり、反射防止膜を省略したfθレンズ面で生じる表面反射光が他の光学面で反射して最終的に被走査面の意図しない部位に到達し、ゴースト現象を引き起こすことがあった。   However, since it is difficult to apply an antireflection film to the lens surface due to technical and cost reasons, plastic lenses may omit the antireflection film, causing surface reflection on each optical surface and causing problems. was there. That is, the surface reflected light generated on the fθ lens surface from which the antireflection film is omitted may be reflected by other optical surfaces and finally reach an unintended portion of the surface to be scanned, thereby causing a ghost phenomenon.

特に図10に示すように2枚のfθレンズのうち、比較的光偏向器5に近い光学面(fθレンズ面)6a1が凹面形状で入射光束が垂直に近い入射角を持つ場合、該光学面6a1での表面反射光が光偏向器5に戻る。そして、該光偏向器5の偏向面(反射面)5aで再反射して結像光学手段6を通過後、感光ドラム面7上の意図しない部位に到達してゴーストとなる不具合が生じることがあった。   In particular, as shown in FIG. 10, when the optical surface (fθ lens surface) 6a1 that is relatively close to the optical deflector 5 is concave and the incident light beam has an incident angle close to vertical, of the two fθ lenses, the optical surface The surface reflected light at 6a1 returns to the optical deflector 5. Then, after re-reflecting on the deflecting surface (reflecting surface) 5a of the optical deflector 5 and passing through the imaging optical means 6, it may reach an unintended part on the photosensitive drum surface 7 to cause a ghost. there were.

そこで、本発明の目的は、上記の課題を解決するためになされたものであり、有限の曲率を有する光学素子の光学面全面において、均一なる反射防止特性を得ることができる光学素子及びその光学素子用金型の製造方法の提供を目的とする。   Accordingly, an object of the present invention has been made to solve the above-described problem, and an optical element capable of obtaining uniform antireflection characteristics over the entire optical surface of an optical element having a finite curvature, and its optical It aims at providing the manufacturing method of the metal mold | die for elements.

上記の課題は、本発明による以下の手段により解決される。
すなわち、第1の発明の型の製造方法は、基板上に凹凸構造を有する型の製造方法であって、前記基板上に第1の材料と該第1の材料と相分離する第2の材料を同時に成膜する工程と、前記成膜工程により得られた前記第1の材料を成分とする複数のシリンダーと、前記複数のシリンダーを取り囲む前記第2の材料を成分としたマトリックス領域とを有し、該第1及び第2の材料の少なくともいずれか一方にニッケルを含有する混合膜から該マトリックス領域を除去する。そして、前記第1の材料からなる型を作製する工程とを含むことを特徴とする。
The above problem is solved by the following means according to the present invention.
That is, the mold manufacturing method of the first invention is a mold manufacturing method having a concavo-convex structure on a substrate, and the first material and the second material phase-separated from the first material on the substrate. A plurality of cylinders containing the first material obtained by the film forming step as a component, and a matrix region comprising the second material surrounding the plurality of cylinders as a component. Then, the matrix region is removed from the mixed film containing nickel in at least one of the first and second materials. And a step of producing a mold made of the first material.

第2の発明の型の製造方法は、基板上に凹凸構造を有する型の製造方法であって、前記基板上に第1の材料と該第1の材料と相分離する第2の材料を同時に成膜する工程を有する。そして、前記成膜工程により得られた前記第1の材料を成分とするマトリックス領域と、前記マトリックス領域に取り囲まれた前記第2の材料を成分とする複数のシリンダーとを有し、該第1及び第2の材料の少なくともいずれか一方にニッケルを含有する混合膜から該シリンダー部分を除去する。こうして前記第1の材料からなる型を作製する工程とを含むことを特徴とする。   A mold manufacturing method according to a second invention is a mold manufacturing method having a concavo-convex structure on a substrate, wherein a first material and a second material phase-separated from the first material are simultaneously formed on the substrate. A step of forming a film. And a matrix region containing the first material obtained by the film forming step as a component, and a plurality of cylinders containing the second material surrounded by the matrix region as a component. The cylinder portion is removed from the mixed film containing nickel in at least one of the second material and the second material. And a step of producing a mold made of the first material.

また、第3の発明の光学素子用型は、上記の光学素子用金型の製造方法により製造されたことを特徴とする。
さらに、第4の発明の光学素子は、第3の発明の光学素子用金型を用いて成形されたことを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided an optical element mold manufactured by the above-described optical element mold manufacturing method.
Furthermore, the optical element of the fourth invention is characterized by being molded using the optical element mold of the third invention.

第5の発明の型の製造方法は、基板上に凹凸構造を有する型の製造方法であって、前記基板上に第一の部材と該第一の部材と相分離する第二の部材を同時に成膜する工程と、前記成膜工程により得られた前記第一と第二の柱状部材で構成される2相分離構造を有する混合膜からいずれか一方の相で構成される柱状部材を溶解させて、もう一方の相で構成される柱状部材からなる金型を作製する工程とを含むことを特徴とする。   A mold manufacturing method according to a fifth aspect of the present invention is a mold manufacturing method having a concavo-convex structure on a substrate, wherein a first member and a second member phase-separated from the first member are simultaneously formed on the substrate. A columnar member composed of one phase is dissolved from a mixed film having a two-phase separation structure composed of the first and second columnar members obtained by the film-forming step and the first and second columnar members. And a step of producing a mold made of a columnar member composed of the other phase.

第6の発明の型の製造方法は、前記凹凸構造は、前記基板上に複数配置され、かつ前記第一と第二の柱状部材で構成される2相分離構造を有する混合膜のいずれか一方の相で構成され、かつ前記いずれか一方の相における長軸方向の平均直径Dlと短軸方向の平均直径Dsの比が5以上であり、かつ前記凹凸構造の周期が30nm以上500nm以下の範囲内であり、かつ前記凹凸構造の深さが100nm以上であることを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a mold manufacturing method, wherein the concavo-convex structure is a mixed film having a two-phase separation structure in which a plurality of the concavo-convex structures are arranged on the substrate and configured by the first and second columnar members. The ratio of the average diameter Dl in the major axis direction to the average diameter Ds in the minor axis direction in any one of the phases is 5 or more, and the period of the concavo-convex structure is in the range of 30 nm to 500 nm. And the depth of the concavo-convex structure is 100 nm or more.

また、本発明は型の製造方法に関するものであるが、ここでいう型とは例えば金型である。但し、本発明には、必ずしも金属材料のみからなる型は勿論、金属以外の材料からなる、あるいは金属材料と当該金属以外の材料からなる型も含む。   Further, the present invention relates to a method for manufacturing a mold, and the mold here is, for example, a mold. However, the present invention includes not only a mold made of only a metal material, but also a mold made of a material other than a metal, or made of a metal material and a material other than the metal.

本発明によれば、基板上に凹凸構造を有する型及び光学素子用型の製造方法を提供することができる。
また、本発明によれば、円柱状あるいは円錐状のニッケルあるいはニッケル合金の凹凸構造からなる光学素子用型を用いて複数の細孔を簡便に光学素子表面に形成することができる光学素子の製造方法を提供することができる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the type | mold which has an uneven structure on a board | substrate, and the type | mold for optical elements can be provided.
In addition, according to the present invention, an optical element that can easily form a plurality of pores on the surface of an optical element using a cylindrical or conical nickel or nickel alloy mold for an optical element is provided. A method can be provided.

あるいは、本発明によれば、円柱状あるいは円錐状の凹凸構造を有するニッケルあるいはニッケル合金からなる光学素子用金型を用いて複数の突起を簡便に光学素子表面に形成することができる光学素子の製造方法を提供することができる。   Alternatively, according to the present invention, there is provided an optical element in which a plurality of protrusions can be easily formed on the surface of an optical element using a mold for optical element made of nickel or a nickel alloy having a cylindrical or conical uneven structure. A manufacturing method can be provided.

また、本発明によれば、有限の曲率を有する光学素子の面上に反射防止機能を有する複数の細孔を設けることにより、光学面全面に均一なる反射防止特性を得ることができる光学素子を提供することができる。   According to the present invention, there is provided an optical element capable of obtaining uniform antireflection characteristics over the entire optical surface by providing a plurality of pores having an antireflection function on the surface of the optical element having a finite curvature. Can be provided.

さらに、本発明によれば、上記光学素子を光学機器に搭載することにより、光学素子表面での反射光による不具合を解消することができ、また透過光量の増大により高輝度、省エネを実現することができる光学機器を提供することができる。   Furthermore, according to the present invention, by mounting the optical element on an optical device, it is possible to eliminate problems caused by reflected light on the surface of the optical element, and to realize high brightness and energy saving by increasing the amount of transmitted light. It is possible to provide an optical apparatus that can

以下、本発明を実施の形態を挙げて詳細に説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。
〔金型の製造方法〕
本発明の基板上に凸形状の凹凸構造を有する金型の製造方法について、アルミニウムニッケル混合膜を使用した場合の製造方法について説明する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments, but the present invention is not limited to the following embodiments.
[Mold manufacturing method]
The manufacturing method in the case of using an aluminum nickel mixed film is demonstrated about the manufacturing method of the metal mold | die which has a convex-concave uneven structure on the board | substrate of this invention.

アルミニウムニッケル混合膜を非平衡状態で成膜すると、以下のようになる。
アルミニウムニッケル(Al3Ni)を主成分とする複数のシリンダーと、シリンダーを取り囲むアルミニウム(Al)を成分とするマトリックス領域が相分離した状態で成長する。そして、図1に示すようにシリンダー状のアルミニウムニッケル(Al3Ni)12部分がアルミニウム(Al)のマトリックス領域13により分断された構造体が形成される。このとき、シリンダー状のアルミニウムニッケル(Al3Ni)12の形状は、円柱形状、多角柱形状、円錐形状、多角錐形状等を含んでいる。
When the aluminum nickel mixed film is formed in a non-equilibrium state, the following is obtained.
A plurality of cylinders mainly composed of aluminum nickel (Al 3 Ni) and a matrix region composed of aluminum (Al) surrounding the cylinders are grown in a phase-separated state. Then, as shown in FIG. 1, a structure in which a cylindrical aluminum nickel (Al 3 Ni) 12 portion is divided by an aluminum (Al) matrix region 13 is formed. At this time, the shape of the cylindrical aluminum nickel (Al 3 Ni) 12 includes a cylindrical shape, a polygonal column shape, a conical shape, a polygonal pyramid shape, and the like.

また、図1のような相分離した構造を有するアルミニウムニッケル混合膜11を得るためには、膜中のニッケルの割合は5atomic%以上60atomic%以下とする必要がある。ここに、atomic%とは、膜中に含有される原子の割合のことであり、例えばICP(誘導結合型プラズマ発光分析法)などで定量的に分析して求めることが可能である。   Further, in order to obtain the aluminum nickel mixed film 11 having a phase-separated structure as shown in FIG. 1, the ratio of nickel in the film needs to be 5 atomic% or more and 60 atomic% or less. Here, atomic% is the proportion of atoms contained in the film, and can be determined by quantitative analysis using, for example, ICP (inductively coupled plasma emission spectrometry).

さらに、シリンダー状のアルミニウムニッケル(Al3Ni)の直径及びシリンダーの間隔は、アルミニウムニッケル混合膜において相分離する膜厚全体の組成を変化させることにより直径5nm以上300nm以下で変化する。なお、中心間隔距離は20nm以上500nm以下の範囲で変化する。 Further, the diameter of cylinder-shaped aluminum nickel (Al 3 Ni) and the distance between the cylinders vary from 5 nm to 300 nm in diameter by changing the composition of the entire film thickness that undergoes phase separation in the aluminum nickel mixed film. The center distance varies in the range of 20 nm to 500 nm.

上記のアルミニウムニッケル混合膜の成膜プロセスは、基板上に非平衡状態での成膜が可能なプロセスであれば特に限定されず、例えばスパッタリング法等で良い。スパッタリング法においては、アルミニウムターゲット及びニッケルターゲットの同時スパッタリングが適用できる。あるいはアルミニウムとニッケルを焼結して形成した混合ターゲットによるスパッタリング、またはアルミニウムターゲットにニッケルチップを配置したスパッタリングなど幾つかの手法も適用できる。なお、これらの方法に限定されるものではない。   The film forming process of the aluminum nickel mixed film is not particularly limited as long as it can be formed on the substrate in a non-equilibrium state, and may be a sputtering method, for example. In the sputtering method, simultaneous sputtering of an aluminum target and a nickel target can be applied. Alternatively, several methods such as sputtering using a mixed target formed by sintering aluminum and nickel, or sputtering in which a nickel chip is disposed on an aluminum target can be applied. Note that the present invention is not limited to these methods.

さらに、図1で模式的に示した構造体をエッチングすることによって、マトリックス領域13のアルミニウム部分を選択的に溶解して、図2に示すような凸形状部(以降、突起と称すことにする)21を有した凹凸構造を形成することが可能となる。   Further, by etching the structure schematically shown in FIG. 1, the aluminum portion of the matrix region 13 is selectively dissolved to form a convex portion (hereinafter referred to as a protrusion) as shown in FIG. ) 21 can be formed.

つまり、基板上に凸形状の凹凸構造を有する金型の製造方法について、第一にニッケル基板上にアルミニウムニッケル混合膜を非平衡状態で成膜する。第二に、成膜により得られたアルミニウムニッケル(Al3Ni)を成分とする複数のシリンダーと、シリンダーを取り囲み、かつ、アルミニウム(Al)を成分としたマトリックス領域とを有する混合膜を得る。それからマトリックス領域のアルミニウム(Al)をりん酸あるいはアンモニア水等で選択的にエッチング除去する。こうして、ニッケル(Ni)あるいはアルミニウムニッケル(Al3Ni)からなる金型を作製することができる。 That is, in the manufacturing method of a mold having a convex-concave structure on a substrate, first, an aluminum nickel mixed film is formed in a non-equilibrium state on a nickel substrate. Second, a mixed film having a plurality of cylinders made of aluminum nickel (Al 3 Ni) obtained by film formation and a matrix region surrounding the cylinder and made of aluminum (Al) as a component is obtained. Then, aluminum (Al) in the matrix region is selectively removed by etching with phosphoric acid or ammonia water. Thus, a mold made of nickel (Ni) or aluminum nickel (Al 3 Ni) can be produced.

また、マグネシウムニッケル混合膜においても、アルミニウムニッケル混合膜と同様に、図1に示す構造体が得られる。
シリンダー状のマグネシウムニッケル(Mg2Ni)を成分とする複数のシリンダー12と、シリンダーを取り囲むマグネシウム(Mg)を成分としたマトリックス領域13に相分離した混合膜11が形成される。但し、この場合における膜中のニッケルの割合は、12atomic%以上70atomic%以下とする必要がある。このとき、形成されるシリンダー状のマグネシウムの直径及び間隔は、マグネシウムニッケル混合膜において相分離する膜厚全体の組成を変化させることにより直径10nm以上300nm以下、間隔は30nm以上500nm以下の範囲で変化する。アルミニウムニッケル混合膜の場合と同様に、ニッケル基板上にマグネシウムニッケル混合膜を非平衡状態で成膜する。そして、マトリックス領域のマグネシウム(Mg)を選択的にエッチング除去することによって、ニッケルあるいはニッケル合金からなる金型を作製することができる。チタニウムニッケル混合膜、イットリウムニッケル混合膜、ジルコニウムニッケル混合膜においても、アルミニウムニッケル混合膜やマグネシウムと同様にニッケルあるいはニッケル合金からなる金型を作製することができる。
Further, in the case of the magnesium nickel mixed film, the structure shown in FIG. 1 is obtained in the same manner as the aluminum nickel mixed film.
A phase-separated mixed film 11 is formed in a plurality of cylinders 12 having cylindrical magnesium nickel (Mg 2 Ni) as a component and a matrix region 13 having magnesium (Mg) as a component surrounding the cylinder. However, in this case, the ratio of nickel in the film needs to be 12 atomic% or more and 70 atomic% or less. At this time, the diameter and interval of the cylindrical magnesium formed are changed in the range of 10 nm to 300 nm in diameter and the interval in the range of 30 nm to 500 nm by changing the composition of the total thickness of the phase separation in the magnesium nickel mixed film. To do. As in the case of the aluminum nickel mixed film, a magnesium nickel mixed film is formed on the nickel substrate in a non-equilibrium state. And the metal mold | die consisting of nickel or a nickel alloy is producible by selectively etching away the magnesium (Mg) of a matrix area | region. In the case of the titanium nickel mixed film, the yttrium nickel mixed film, and the zirconium nickel mixed film, a mold made of nickel or a nickel alloy can be produced in the same manner as the aluminum nickel mixed film or magnesium.

上記のように、本発明の基板上に凸形状の凹凸構造を有する金型の製造方法においては、マトリックス領域をエッチング除去する。こうして、図2示すような凸形状の突起21を有した凹凸構造を形成させているが、シリンダー部分をエッチング除去して、凹形状の細孔を有した凹凸構造を形成させることも可能である。   As described above, in the method for manufacturing a mold having a convex / concave structure on the substrate of the present invention, the matrix region is removed by etching. Thus, the concavo-convex structure having the convex protrusions 21 as shown in FIG. 2 is formed. However, it is also possible to form the concavo-convex structure having concave pores by etching away the cylinder portion. .

次に、本発明の基板上に凹形状の凹凸構造を有する金型の製造方法について、アルミニウムニッケル混合膜を使用した場合の製造方法について説明する。
アルミニウムニッケル混合膜を非平衡状態で成膜すると、アルミニウム(Al)を主成分とする複数のシリンダーと、シリンダーを取り囲むアルミニウムニッケル(Al3Ni)を成分とするマトリックス領域が相分離する。
Next, the manufacturing method in the case of using an aluminum nickel mixed film is demonstrated about the manufacturing method of the metal mold | die which has a concave-convex structure on the board | substrate of this invention.
When the aluminum nickel mixed film is formed in a non-equilibrium state, a plurality of cylinders mainly composed of aluminum (Al) and a matrix region composed of aluminum nickel (Al 3 Ni) surrounding the cylinders are phase-separated.

こうした状態で成長し、図1に示すようにシリンダー状のアルミニウム(Al)12部分がアルミニウムニッケル(Al3Ni)のマトリックス領域13により分断された構造体が形成される。このとき、シリンダー状のアルミニウム(Al)12の形状は、円柱形状、多角柱形状、円錐形状、多角錐形状等を含んでいる。 Growing in such a state, as shown in FIG. 1, a structure in which a cylindrical aluminum (Al) 12 portion is divided by a matrix region 13 of aluminum nickel (Al 3 Ni) is formed. At this time, the shape of the cylindrical aluminum (Al) 12 includes a cylindrical shape, a polygonal column shape, a conical shape, a polygonal pyramid shape, and the like.

上記の基板上に凸形状の凹凸構造を有する金型の製造方法と同様に、シリンダー状のアルミニウム(Al)の直径及びシリンダーの間隔は、以下のようになる。
アルミニウムニッケル混合膜において相分離する膜厚全体の組成を変化させることにより直径5nm以上200nm以下、中心間隔距離は20nm以上500nm以下の範囲で変化する。
Similar to the above-described method for manufacturing a mold having a convex-concave structure on the substrate, the diameter of the cylindrical aluminum (Al) and the interval between the cylinders are as follows.
By changing the composition of the entire film thickness that undergoes phase separation in the aluminum nickel mixed film, the diameter changes in the range of 5 nm to 200 nm and the center interval distance ranges from 20 nm to 500 nm.

また、上記のアルミニウムニッケル混合膜の成膜プロセスにおいても、基板上に非平衡状態での成膜が可能なプロセスであれば特に限定されず、スパッタリング法等で良い。
さらに、図1で模式的に示した構造体をエッチングすることによって、アルミニウムを主成分とする複数のシリンダー部分12を選択的に溶解して、図3に示すような凹形状部(以降、細孔と称すことにする)31を有した凹凸構造を形成することが可能となる。
In addition, the film forming process of the aluminum nickel mixed film is not particularly limited as long as it can be formed on the substrate in a non-equilibrium state, and a sputtering method or the like may be used.
Further, by etching the structure schematically shown in FIG. 1, a plurality of cylinder portions 12 mainly composed of aluminum are selectively dissolved, and concave portions (hereinafter referred to as thin portions) as shown in FIG. It is possible to form a concavo-convex structure having 31).

つまり、基板上に凹形状の凹凸構造を有する金型の製造方法について、第一にニッケル基板上にアルミニウムニッケル混合膜を非平衡状態で成膜する。すると第二に成膜により得られたアルミニウム(Al)を成分とする複数のシリンダーと、シリンダーを取り囲み、かつ、アルミニウムニッケル(Al3Ni)を成分としたマトリックス領域とを有する混合膜を得る。 That is, in the manufacturing method of a mold having a concave and convex structure on a substrate, first, an aluminum nickel mixed film is formed on a nickel substrate in a non-equilibrium state. Then, a mixed film having a plurality of cylinders made of aluminum (Al) obtained by film formation and a matrix region surrounding the cylinder and made of aluminum nickel (Al 3 Ni) is obtained.

これからシリンダー部分のアルミニウム(Al)をりん酸あるいはアンモニア水等で選択的にエッチング除去して、ニッケル(Ni)あるいはアルミニウムニッケル(Al3Ni)からなる金型を作製することができる。 From this, aluminum (Al) in the cylinder portion is selectively removed by etching with phosphoric acid or aqueous ammonia, and a mold made of nickel (Ni) or aluminum nickel (Al 3 Ni) can be produced.

ニッケルと相分離する材料としては、ニッケルと共晶型平衡状態図を有するアルミニウム、マグネシウム、チタニウム、イットリウム、ジルコニウムのいずれかを少なくとも1種類以上含有することができる。   The material phase-separated from nickel can contain at least one of aluminum, magnesium, titanium, yttrium, and zirconium having a eutectic equilibrium diagram with nickel.

ニッケルを含有する混合膜からマトリックス部分を除去して、凹凸構造が形成される。この凹凸構造は、基板上に複数配置される。
ニッケルあるいはニッケル合金からなる凹凸構造を含む型は、凸形状の複数の円柱状あるいは円錘状の凹凸構造にすることができる。
The matrix portion is removed from the mixed film containing nickel to form an uneven structure. A plurality of the concavo-convex structures are arranged on the substrate.
A mold including a concavo-convex structure made of nickel or a nickel alloy can be formed into a plurality of convex cylindrical concavo-convex structures.

基板上に形成される2相分離構造を有する混合膜のいずれか一方の相における長軸方向の平均直径Dlと短軸方向の平均直径Dsの比が5以上とすることもできる。詳細は、後述する。   The ratio of the average diameter Dl in the major axis direction to the average diameter Ds in the minor axis direction in any one phase of the mixed film having a two-phase separation structure formed on the substrate may be 5 or more. Details will be described later.

なお、ラメラ構造のように、前記第一と第二の柱状部材で構成される2相分離構造を有する混合膜において、一つの方向性、配向性を持って分離構造を形成するのも好ましい。詳細は、後述する。   In the mixed film having a two-phase separation structure composed of the first and second columnar members as in the lamellar structure, it is also preferable to form the separation structure with one directionality and orientation. Details will be described later.

〔光学素子用金型の製造方法1〕
本発明の光学素子用金型の製造方法について、ニッケルと共晶型平衡状態図を有する材料とニッケルとの混合膜を使用した場合の製造方法について説明する。ニッケルと共晶型平衡状態図を有する材料としては、以下の材料がある。
[Manufacturing Method 1 for Optical Element Mold]
The manufacturing method of the optical element mold according to the present invention will be described in the case of using a mixed film of nickel and a material having a eutectic equilibrium diagram and nickel. Examples of materials having an eutectic equilibrium diagram with nickel include the following materials.

アルミニウム(Al)、マグネシウム(Mg)、チタニウム(Ti)、イットリウム(Y)、ジルコニウム(Zr)等が挙げられるが、ここではアルミニウムとニッケルの混合膜を使用した場合について詳細を述べる。有限の曲率を有する光学素子の光学面全面において、反射防止機能を発現することができる光学素子を製造するためには、次のようにする。   Aluminum (Al), magnesium (Mg), titanium (Ti), yttrium (Y), zirconium (Zr), and the like can be mentioned. The case where a mixed film of aluminum and nickel is used will be described in detail here. In order to manufacture an optical element capable of exhibiting the antireflection function on the entire optical surface of the optical element having a finite curvature, the following is performed.

その光学素子用金型においてアルミニウムニッケル(Al3Ni)を成分とするシリンダーの形状(突起を有する金型の場合)、あるいはアルミニウム(Al)を成分とするシリンダーの形状(細孔を有する金型の場合)を制御する。 In the mold for optical elements, the shape of a cylinder containing aluminum nickel (Al 3 Ni) as a component (in the case of a die having protrusions), or the shape of a cylinder containing aluminum (Al) as a component (mold having pores) Control).

上記したように、アルミニウムニッケル混合膜において相分離させる膜厚全体の組成を変化させる。そして、膜中のニッケルの割合を5atomic%以上60atomic%以下とする。これにより、シリンダーの直径は5nm以上300nm以下、中心間隔距離は20nm以上500nm以下の範囲で変化させることができる。前記アルミニウムニッケル混合膜において相分離させる膜厚全体の組成を変化させる方法としては、成膜レートを徐々に変化させながらアルミニウムニッケル混合膜を積層させる方法がある。あるいは、少なくとも2種類以上の組成比の異なるターゲットを用いてアルミニウムニッケル混合膜を積層させる方法が挙げられる。スパッタリング法の場合は、投入電力、スパッタリング圧力、基板バイアス、基板温度等の成膜条件を制御することにより成膜レートを変化させることが可能である。こうして図4(A)に示した円柱状のアルミニウムニッケル(Al3Ni)の円柱状のシリンダー42を得る。さらに、図4(B)に示した膜厚方向に連続的に直径が変化する構造、すなわち円錐状のアルミニウムニッケル(Al3Ni)のシリンダー42が形成される(突起を有する金型の場合)。 As described above, the composition of the entire film thickness to be phase-separated in the aluminum nickel mixed film is changed. Then, the ratio of nickel in the film is set to 5 atomic% or more and 60 atomic% or less. As a result, the diameter of the cylinder can be changed in the range of 5 nm to 300 nm and the center distance can be changed in the range of 20 nm to 500 nm. As a method of changing the composition of the entire film thickness for phase separation in the aluminum nickel mixed film, there is a method of laminating the aluminum nickel mixed film while gradually changing the film forming rate. Or the method of laminating | stacking an aluminum nickel mixed film using the target from which at least 2 or more types of composition ratios differ is mentioned. In the case of the sputtering method, the film formation rate can be changed by controlling film formation conditions such as input power, sputtering pressure, substrate bias, and substrate temperature. Thus, a cylindrical cylinder 42 of cylindrical aluminum nickel (Al 3 Ni) shown in FIG. 4A is obtained. Furthermore, a structure in which the diameter continuously changes in the film thickness direction shown in FIG. 4B, that is, a conical aluminum nickel (Al 3 Ni) cylinder 42 is formed (in the case of a mold having protrusions). .

つまり、ニッケル基板上に上記の方法で円柱状あるいは円錐状のアルミニウムニッケル(Al3Ni)のシリンダーを形成する。その後、前記シリンダー部分を取り囲むアルミニウム(Al)部分を選択的にエッチング除去する。これにより、図5に示したような円柱状あるいは円錐状の突起を有するアルミニウムニッケル(Al3Ni)の凹凸構造からなる光学素子用金型を作製することができる。 That is, a cylindrical or conical aluminum nickel (Al 3 Ni) cylinder is formed on the nickel substrate by the above method. Thereafter, an aluminum (Al) portion surrounding the cylinder portion is selectively etched away. As a result, a mold for an optical element having a concavo-convex structure of aluminum nickel (Al 3 Ni) having a cylindrical or conical protrusion as shown in FIG. 5 can be produced.

あるいは、ニッケル基板上に上記の方法で円柱状あるいは円錐状のアルミニウム(Al)のシリンダーを形成する。そして、前記シリンダー部分、すなわちアルミニウム(Al)部分を選択的にエッチング除去する。こうして、図3に示したような円柱状あるいは円錐状(不図示)の細孔を有するアルミニウムニッケル(Al3Ni)の凹凸構造からなる光学素子用金型を作製することができる。 Alternatively, a cylindrical or conical aluminum (Al) cylinder is formed on the nickel substrate by the above method. Then, the cylinder portion, that is, the aluminum (Al) portion is selectively removed by etching. Thus, an optical element mold having an uneven structure of aluminum nickel (Al 3 Ni) having cylindrical or conical (not shown) pores as shown in FIG. 3 can be produced.

さらに、反射防止特性を決定する要素である前記凹凸構造のアスペクト比や基材と雰囲気との体積比率に関しては、以下のようにする。
図5に示した円柱状あるいは円錐状のアルミニウムニッケル(Al3Ni)の凹凸構造(突起)の深さが100nm以上500nm以下の範囲内がよい。ニッケル基板に対して該円柱状あるいは円錐状のアルミニウムニッケル(Al3Ni)の凹凸構造(突起)の1/2深さにおける断面積比率が40%以上80%以下の範囲内であることが好ましい(突起を有する金型の場合)。あるいは、図3に示した円柱状あるいは円錐状(不図示)の凹凸構造(細孔)の深さが100nm以上500nm以下の範囲内がよい。そしてニッケル基板に対して該円柱状あるいは円錐状の凹凸構造(細孔)の1/2深さにおける断面積比率が30%以上70%以下の範囲内であることが好ましい(細孔を有する金型の場合)。
Furthermore, the aspect ratio of the concavo-convex structure, which is an element that determines the antireflection characteristic, and the volume ratio of the substrate to the atmosphere are as follows.
The depth of the concavo-convex structure (projection) of cylindrical or conical aluminum nickel (Al 3 Ni) shown in FIG. 5 is preferably in the range of 100 nm to 500 nm. The cross-sectional area ratio at a half depth of the concavo-convex structure (protrusions) of the cylindrical or conical aluminum nickel (Al 3 Ni) with respect to the nickel substrate is preferably in the range of 40% to 80%. (For molds with protrusions). Alternatively, the depth of the cylindrical or conical (not shown) concavo-convex structure (pores) shown in FIG. 3 is preferably in the range of 100 nm to 500 nm. The cross-sectional area ratio at a half depth of the cylindrical or conical concavo-convex structure (pores) with respect to the nickel substrate is preferably in the range of 30% or more and 70% or less (gold having pores). Type).

ここで、前記円柱状あるいは円錐状のアルミニウムニッケル(Al3Ni)の凹凸構造(突起)及び前記円柱状あるいは円錐状の凹凸構造(細孔)の1/2深さにおける断面積比率は、制御できる。具体的には、アルミニウムニッケル混合膜において相分離させる膜厚全体の組成を変化させる方法によって制御することができ、また、上記の成膜レートを考慮してスパッタ時間を制御する。 Here, the cross-sectional area ratio at 1/2 depth of the cylindrical or conical uneven structure (projection) of aluminum nickel (Al 3 Ni) and the cylindrical or conical uneven structure (pore) is controlled. it can. Specifically, it can be controlled by a method of changing the composition of the entire film thickness to be phase-separated in the aluminum nickel mixed film, and the sputtering time is controlled in consideration of the film forming rate.

また、本発明による凹凸構造は、図3及び図5に示した円柱状あるいは円錐状を有するものに限定されるものではなく、成膜条件や組成比の組み合わせにより実現するあらゆる形状のものが含まれる。   Further, the concavo-convex structure according to the present invention is not limited to the cylindrical shape or the conical shape shown in FIGS. 3 and 5, and includes any shape realized by a combination of film forming conditions and composition ratios. It is.

さらに、本発明の光学素子用金型は、ニッケル基板と上記アルミニウムニッケル(Al3Ni)のシリンダーとの間に接着層62を設けた図6のような構造のものであっても良い。該接着層としてはチタニウム(Ti)、ニッケル(Ni)、及びそれらを含んだ合金が好ましい。 Furthermore, the optical element mold of the present invention may have a structure as shown in FIG. 6 in which an adhesive layer 62 is provided between a nickel substrate and the aluminum nickel (Al 3 Ni) cylinder. As the adhesive layer, titanium (Ti), nickel (Ni), and alloys containing them are preferable.

〔光学素子用金型の製造方法2〕
本発明の光学素子用金型の製造方法について、ニッケルと化合物を形成しない材料とニッケルとの混合膜を使用した場合の製造方法について説明する。ニッケルと化合物を形成しない材料としては、銀(Ag)、金(Au)等が挙げられるが、ここでは金とニッケルの混合膜を使用した場合について詳細を述べる。金とニッケルを非平衡状態で同時にスパッタリングすると、ニッケル(Ni)(あるいは金(Au))を主成分とする複数のシリンダー部分と、シリンダーを取り囲む金(Au)(あるいはニッケル(Ni))を主成分としたマトリックス領域に分離する。このとき、ニッケル(Ni)(あるいは金(Au))を主成分とするシリンダー形状は、結晶化したニッケル及び金の結晶粒界によって形成されており、円柱形状、円錐形状よりも多角柱形状、多角錐形状等を多く含んでいる。
[Method 2 for producing mold for optical element]
The method for producing the mold for optical elements of the present invention will be described in the case of using a mixed film of nickel and a material that does not form a compound with nickel. Examples of the material that does not form a compound with nickel include silver (Ag) and gold (Au). Here, the case where a mixed film of gold and nickel is used will be described in detail. When gold and nickel are sputtered simultaneously in a non-equilibrium state, a plurality of cylinder parts mainly composed of nickel (Ni) (or gold (Au)) and gold (Au) (or nickel (Ni)) surrounding the cylinder are mainly used. Separate into matrix regions as components. At this time, the cylinder shape mainly composed of nickel (Ni) (or gold (Au)) is formed by crystal grain boundaries of crystallized nickel and gold, and a cylindrical shape, a polygonal column shape rather than a conical shape, It includes many polygonal pyramid shapes.

上記と同様に、有限の曲率を有する光学素子の光学面全面において、反射防止機能を発現することができる光学素子を製造するためには、その光学素子用金型においてニッケル(Ni)(あるいは金(Au))を成分とするシリンダーの形状を制御する必要がある。シリンダー形状は、金−ニッケル混合膜におけるニッケルと金の組成比を変化させることにより、直径は10nm以上100nm以下、間隔は30nm以上500nm以下の範囲で変化させることができる。金−ニッケル混合膜におけるニッケルと金の組成比を変化させる方法としては、成膜レートを徐々に変化させながら金−ニッケル混合膜を積層させる方法がある。あるいは、少なくとも2種類以上の組成比の異なるターゲットを用いて金−ニッケル混合膜を積層させる方法が挙げられる。スパッタリング法を用いる場合は、投入電力、スパッタリング圧力、基板バイアス、基板温度等の成膜条件を制御することにより成膜レートを変化させることが可能である。上記のような方法により、図4(A)に示したような円柱状のニッケル(Ni)のシリンダーのみならず、膜厚方向に連続的に直径が変化する構造が得られる。すなわち図4(B)に示したような円錐状のニッケル(Ni)のシリンダーが形成される(突起を有する金型の場合)。   Similarly to the above, in order to manufacture an optical element that can exhibit an antireflection function over the entire optical surface of an optical element having a finite curvature, nickel (Ni) (or gold) is used in the optical element mold. It is necessary to control the shape of the cylinder containing (Au)) as a component. The cylinder shape can be changed in the range of 10 nm to 100 nm in diameter and 30 nm to 500 nm in the interval by changing the composition ratio of nickel and gold in the gold-nickel mixed film. As a method of changing the composition ratio of nickel and gold in the gold-nickel mixed film, there is a method of laminating the gold-nickel mixed film while gradually changing the film forming rate. Or the method of laminating | stacking a gold-nickel mixed film using the target from which at least 2 or more types of composition ratios differ is mentioned. In the case of using a sputtering method, the film formation rate can be changed by controlling film formation conditions such as input power, sputtering pressure, substrate bias, and substrate temperature. By the method as described above, not only a cylindrical nickel (Ni) cylinder as shown in FIG. 4A but also a structure in which the diameter continuously changes in the film thickness direction is obtained. That is, a conical nickel (Ni) cylinder as shown in FIG. 4B is formed (in the case of a mold having protrusions).

つまり、ニッケル基板上に上記の方法で円柱状あるいは円錐状のニッケル(Ni)のシリンダーを形成する、そして前記シリンダー部分を取り囲む金(Au)部分を金エッチング液を用いて選択的にエッチング除去する。こうして、図5に示した円柱状あるいは円錐状のニッケル(Ni)の凹凸構造からなる光学素子用金型を作製することができる。   That is, a cylindrical or conical nickel (Ni) cylinder is formed on a nickel substrate by the above method, and a gold (Au) portion surrounding the cylinder portion is selectively etched away using a gold etching solution. . In this way, the optical element mold having the cylindrical or conical nickel (Ni) uneven structure shown in FIG. 5 can be produced.

あるいは、ニッケル基板上に上記の方法で円柱状あるいは円錐状の金(Au)のシリンダーを形成する。前記シリンダー部分、すなわち金(Au)部分を選択的にエッチング除去する。こうして、図3に示したような円柱状あるいは円錐状(不図示)の細孔を有するニッケル(Ni)の凹凸構造からなる光学素子用金型を作製することができる。   Alternatively, a cylindrical or conical gold (Au) cylinder is formed on the nickel substrate by the above method. The cylinder portion, that is, the gold (Au) portion is selectively etched away. In this manner, an optical element mold having a concavo-convex structure of nickel (Ni) having cylindrical or conical (not shown) pores as shown in FIG. 3 can be produced.

さらに、反射防止特性を決定する要素である前記凹凸構造のアスペクト比や基材と雰囲気との体積比率に関しては、以下の範囲がよい。
図5に示した円柱状あるいは円錐状のニッケル(Ni)の凹凸構造(突起)の深さが100nm以上500nm以下の範囲内である。ニッケル基板に対して該円柱状あるいは円錐状の金ニッケル(Ni)の凹凸構造(突起)の1/2深さにおける断面積比率が40%以上80%以下の範囲内であることが好ましい(突起を有する金型の場合)。あるいは、図3に示した円柱状あるいは円錐状(不図示)の凹凸構造(細孔)の深さが100nm以上500nm以下の範囲内である。そして、ニッケル基板に対して該円柱状あるいは円錐状の凹凸構造(細孔)の1/2深さにおける断面積比率が30%以上70%以下の範囲内であることが好ましい(細孔を有する金型の場合)。
Furthermore, the following ranges are preferable for the aspect ratio of the concavo-convex structure, which is an element that determines the antireflection characteristics, and the volume ratio of the substrate to the atmosphere.
The depth of the cylindrical or conical nickel (Ni) uneven structure (projection) shown in FIG. 5 is in the range of 100 nm to 500 nm. The cross-sectional area ratio at a half depth of the concavo-convex structure (projection) of the cylindrical or conical gold nickel (Ni) with respect to the nickel substrate is preferably in the range of 40% or more and 80% or less (projection) For molds with Alternatively, the depth of the cylindrical or conical (not shown) concavo-convex structure (pores) shown in FIG. 3 is in the range of 100 nm to 500 nm. The cross-sectional area ratio at a half depth of the cylindrical or conical concavo-convex structure (pores) with respect to the nickel substrate is preferably in the range of 30% to 70% (having pores). For molds).

ここで、前記円柱状あるいは円錐状のニッケル(Ni)の凹凸構造(突起)及び前記円柱状あるいは円錐状の凹凸構造(細孔)の1/2深さにおける断面積比率は、以下のようにして制御できる。   Here, the cross-sectional area ratio at 1/2 depth of the cylindrical or conical concavo-convex structure (projections) of nickel (Ni) and the cylindrical or conical concavo-convex structure (pores) is as follows. Can be controlled.

上記したような金−ニッケル混合膜における金とニッケルの組成比を変化させる方法によって制御することができ、また、上記の成膜レートを考慮してスパッタ時間を制御することにより所望の該凹凸構造の深さが得られる。   It can be controlled by a method of changing the composition ratio of gold and nickel in the gold-nickel mixed film as described above, and the desired uneven structure can be obtained by controlling the sputtering time in consideration of the film formation rate. Can be obtained.

また、本発明による凹凸構造は、図3及び図5に示した円柱状あるいは円錐状を有するものに限定されるものではなく、成膜条件や組成比の組み合わせにより実現する、あらゆる形状のものが含まれる。   Further, the concavo-convex structure according to the present invention is not limited to the cylindrical shape or the conical shape shown in FIGS. 3 and 5, and may have any shape realized by a combination of film forming conditions and composition ratio. included.

さらに、本発明の光学素子用金型は、ニッケル基板と上記ニッケル(Ni)のシリンダーとの間に接着層63を設けた図6のような構造のものであっても良く、該接着層としてはチタニウム(Ti)、ニッケル(Ni)、及びそれらを含んだ合金が好ましい。   Further, the optical element mold according to the present invention may have a structure as shown in FIG. 6 in which an adhesive layer 63 is provided between a nickel substrate and the nickel (Ni) cylinder. Are preferably titanium (Ti), nickel (Ni), and alloys containing them.

なお、上述の説明では、金とニッケルとの混合膜について説明しているが、本発明は、Niと酸化物との混合膜をも包含する。前記酸化物とは、MgOやSiO2などである。製造方法2で説明した方法において、銀や金に替えて、酸化物を用いるのである。基本的な製造方法は、前述の製造方法2と同様であるが、スパッタ時の基板温度は600℃程度にするのがよい。 In the above description, a mixed film of gold and nickel is described, but the present invention includes a mixed film of Ni and oxide. Examples of the oxide include MgO and SiO 2 . In the method described in the production method 2, an oxide is used instead of silver or gold. The basic manufacturing method is the same as the manufacturing method 2 described above, but the substrate temperature during sputtering is preferably about 600 ° C.

以下に、Niと酸化物とからなる混合用いた場合について説明する。
〔光学素子用金型の製造方法3〕
本発明の光学素子用金型の製造方法について、ニッケルと酸化物との混合膜を使用した場合の製造方法について説明する。酸化物の材料としては、酸化シリコン(SiO2)、酸化マグネシウム(MgO)、酸化亜鉛(ZnO)等が挙げられるが、ここでは酸化シリコン(SiO2)とニッケルの混合膜を使用した場合について詳細を述べる。
The case where Ni and an oxide mixture are used will be described below.
[Method 3 for producing mold for optical element]
As for the method for producing a mold for optical elements of the present invention, a method for producing a mixed film of nickel and oxide will be described. Examples of the oxide material include silicon oxide (SiO 2 ), magnesium oxide (MgO), and zinc oxide (ZnO). Here, the case where a mixed film of silicon oxide (SiO 2 ) and nickel is used is described in detail. To state.

酸化シリコン(SiO2)とニッケルを非平衡状態で同時にスパッタリングすると以下のようになる。
即ち、ニッケル(あるいは酸化シリコン)を主成分とする複数のシリンダー部分と、シリンダーを取り囲む酸化シリコン(あるいはニッケル)を主成分としたマトリックス領域に分離する。このとき、ニッケル(Ni)(あるいは酸化シリコン(SiO2))を主成分とするシリンダー形状は、結晶化したニッケル及び金の結晶粒界によって形成されており、円柱形状、円錐形状よりも多角柱形状、多角錐形状等を多く含んでいる。
When silicon oxide (SiO 2 ) and nickel are sputtered simultaneously in a non-equilibrium state, the result is as follows.
That is, it is divided into a plurality of cylinder portions mainly composed of nickel (or silicon oxide) and a matrix region mainly composed of silicon oxide (or nickel) surrounding the cylinder. At this time, the cylinder shape whose main component is nickel (Ni) (or silicon oxide (SiO 2 )) is formed by crystal grain boundaries of crystallized nickel and gold, and is a polygonal column rather than a cylindrical shape or a conical shape. Many shapes and polygonal pyramid shapes are included.

上記と同様に、有限の曲率を有する光学素子の光学面全面において、反射防止機能を発現することができる光学素子を製造するためには、形状の制御が必要である。つまり、その光学素子用金型においてニッケル(Ni)(あるいは酸化シリコン(SiO2))を成分とするシリンダーの形状を制御する必要がある。シリンダー形状は、酸化シリコン−ニッケル混合膜におけるニッケルと酸化シリコン(SiO2)の組成比を変化させることにより、直径は10nm以上100nm以下、間隔は30nm以上500nm以下の範囲で変化させることができる。酸化シリコン−ニッケル混合膜におけるニッケルと酸化シリコンの組成比を変化させる方法としては、以下の方法がある。 Similarly to the above, in order to manufacture an optical element that can exhibit an antireflection function over the entire optical surface of an optical element having a finite curvature, it is necessary to control the shape. In other words, it is necessary to control the shape of the cylinder containing nickel (Ni) (or silicon oxide (SiO 2 )) as a component in the optical element mold. The cylinder shape can be changed in the range of 10 nm to 100 nm in diameter and 30 nm to 500 nm in the interval by changing the composition ratio of nickel and silicon oxide (SiO 2 ) in the silicon oxide-nickel mixed film. As a method of changing the composition ratio of nickel and silicon oxide in the silicon oxide-nickel mixed film, there are the following methods.

成膜レートを徐々に変化させながら酸化シリコン−ニッケル混合膜を積層させる方法、あるいは、少なくとも2種類以上の組成比の異なるターゲットを用いて酸化シリコン−ニッケル混合膜を積層させる方法が挙げられる。スパッタリング法を用いる場合は、投入電力、スパッタリング圧力、基板バイアス、基板温度等の成膜条件を制御することにより成膜レートを変化させることが可能である。上記のような方法により、図4(A)に示したような円柱状のニッケル(Ni)のシリンダーのみならず、膜厚方向に連続的に直径が変化する構造が形成される。すなわち図4(B)に示したような円錐状のニッケル(Ni)のシリンダーが形成される(突起を有する金型の場合)。   Examples thereof include a method of laminating a silicon oxide-nickel mixed film while gradually changing the deposition rate, or a method of laminating a silicon oxide-nickel mixed film using at least two types of targets having different composition ratios. In the case of using a sputtering method, the film formation rate can be changed by controlling film formation conditions such as input power, sputtering pressure, substrate bias, and substrate temperature. By the method as described above, not only a cylindrical nickel (Ni) cylinder as shown in FIG. 4A but also a structure whose diameter continuously changes in the film thickness direction is formed. That is, a conical nickel (Ni) cylinder as shown in FIG. 4B is formed (in the case of a mold having protrusions).

つまり、ニッケル基板上に上記の方法で円柱状あるいは円錐状のニッケル(Ni)のシリンダーを形成する。そして、前記シリンダー部分を取り囲む酸化シリコン(SiO2)部分をアルカリ性のエッチング液を用いて選択的にエッチング除去する。こうして、図5に示した円柱状あるいは円錐状のニッケル(Ni)の微細構造からなる光学素子用金型を作製することができる。 That is, a cylindrical or conical nickel (Ni) cylinder is formed on the nickel substrate by the above method. Then, the silicon oxide (SiO 2 ) portion surrounding the cylinder portion is selectively etched away using an alkaline etching solution. In this manner, the optical element mold having a columnar or conical nickel (Ni) microstructure shown in FIG. 5 can be produced.

あるいは、ニッケル基板上に上記の方法で円柱状あるいは円錐状の酸化シリコン(SiO2)のシリンダーを形成し、かつ前記シリンダー部分、すなわち酸化シリコン(SiO2)部分を選択的にエッチング除去する。こうすることにより、図3に示したような円柱状あるいは円錐状(不図示)の細孔を有するニッケル(Ni)の微細構造からなる光学素子用金型を作製することができる。 Alternatively, a cylindrical or conical silicon oxide (SiO 2 ) cylinder is formed on the nickel substrate by the above method, and the cylinder portion, that is, the silicon oxide (SiO 2 ) portion is selectively etched away. By doing so, an optical element mold having a nickel (Ni) microstructure having cylindrical or conical (not shown) pores as shown in FIG. 3 can be produced.

さらに、反射防止特性を決定する要素である前記微細構造のアスペクト比や基材と雰囲気との体積比率に関しては、図5に示した円柱状あるいは円錐状のニッケル(Ni)の凹凸構造(突起)の深さが100nm以上500nm以下の範囲内である。ニッケル基板に対して該円柱状あるいは円錐状のニッケル(Ni)の凹凸構造(突起)の1/2深さにおける断面積比率が40%以上80%以下の範囲内であることが好ましい(突起を有する金型の場合)。あるいは、図3に示した円柱状あるいは円錐状(不図示)の微細構造(細孔)の深さが100nm以上500nm以下の範囲内にするのがよい。そして、ニッケル基板に対して該円柱状あるいは円錐状の微細構造(細孔)の1/2深さにおける断面積比率が30%以上70%以下の範囲内であることが好ましい(細孔を有する金型の場合)。   Further, regarding the aspect ratio of the microstructure and the volume ratio between the base material and the atmosphere, which are factors that determine the antireflection characteristic, the cylindrical or conical nickel (Ni) uneven structure (protrusion) shown in FIG. Is in the range of 100 nm to 500 nm. The cross-sectional area ratio at a half depth of the cylindrical or conical nickel (Ni) concavo-convex structure (projection) with respect to the nickel substrate is preferably in the range of 40% or more and 80% or less. If you have a mold). Alternatively, the depth of the columnar or conical (not shown) microstructure (pores) shown in FIG. 3 is preferably in the range of 100 nm to 500 nm. The cross-sectional area ratio at a half depth of the cylindrical or conical microstructure (pores) with respect to the nickel substrate is preferably within a range of 30% to 70% (having pores). For molds).

ここで、前記円柱状あるいは円錐状のニッケル(Ni)の微細構造(突起)及び前記円柱状あるいは円錐状の微細構造(細孔)の1/2深さにおける断面積比率は、制御できる。具体的には、上記したようなニッケル−酸化シリコン混合膜におけるニッケルと酸化シリコンの組成比を変化させる方法によって制御することができる。また、上記の成膜レートを考慮してスパッタ時間を制御することにより所望の該微細構造の深さが得られる。   Here, the cross-sectional area ratio at 1/2 depth of the columnar or conical nickel (Ni) microstructure (protrusion) and the columnar or conical microstructure (pore) can be controlled. Specifically, it can be controlled by a method of changing the composition ratio of nickel and silicon oxide in the nickel-silicon oxide mixed film as described above. In addition, by controlling the sputtering time in consideration of the film formation rate, a desired depth of the fine structure can be obtained.

また、本発明による微細構造は、図3及び図5に示した円柱状あるいは円錐状を有するものに限定されるものではなく、成膜条件や組成比の組み合わせにより実現する、あらゆる形状のものが含まれる。   Further, the microstructure according to the present invention is not limited to the one having the columnar shape or the conical shape shown in FIGS. 3 and 5, and may have any shape realized by a combination of film forming conditions and composition ratios. included.

さらに、本発明の光学素子用金型は、ニッケル基板と上記ニッケル(Ni)のシリンダーとの間に接着層62を設けた図6のような構造のものであっても良く、該接着層としてはチタニウム(Ti)、ニッケル(Ni)、及びそれらを含んだ合金が好ましい。   Further, the optical element mold according to the present invention may have a structure as shown in FIG. 6 in which an adhesive layer 62 is provided between a nickel substrate and the nickel (Ni) cylinder. Are preferably titanium (Ti), nickel (Ni), and alloys containing them.

以下に本発明による実施例について述べる。
実施例1
本実施例1は、ニッケル基板上に凸形状(突起)のアルミニウムニッケルの凹凸構造を有する光学素子用金型を用いて光学素子を成形することに関する。
Examples according to the present invention will be described below.
Example 1
Example 1 relates to molding an optical element using a mold for an optical element having a concavo-convex structure of aluminum nickel having a convex shape (projection) on a nickel substrate.

図7(A)及び(B)は、本発明の実施例の金型で得られる光学素子の断面を模式的に示した模式図である。同図7(A)は光学面のベース形状が凸面の場合を示しており、同図7(B)は光学面のベース形状が凹面の場合を示している。   FIGS. 7A and 7B are schematic views schematically showing a cross section of an optical element obtained with the mold of the embodiment of the present invention. 7A shows the case where the base shape of the optical surface is a convex surface, and FIG. 7B shows the case where the base shape of the optical surface is a concave surface.

同図7(A)及び(B)において71は有限の曲率(無限遠を除く有限の曲率)を有する光学素子(光学部材)であり、その光学面のベース形状が凸面、もしくは凹面で形成されている。本実施例における光学素子71の光学面は、例えば屈折面より成っている。   7A and 7B, reference numeral 71 denotes an optical element (optical member) having a finite curvature (a finite curvature excluding infinity), and the base shape of the optical surface is formed as a convex surface or a concave surface. ing. The optical surface of the optical element 71 in the present embodiment is composed of a refractive surface, for example.

図8(A)は本発明の実施例の金型で得られる複数の細孔の断面を模式的に示した模式図である。
図中の82は微細な細孔(凹形状部)であり、反射防止機能を有し、有限な曲率を有する光学素子81の面(ベース形状が凹面もしくは凸面)上に、ランダムに複数設けられている。この複数の細孔82は各々略同一の凹形状より成り、かつ光学素子81の面の法線方向に独立して形成されている。
FIG. 8A is a schematic view schematically showing a cross section of a plurality of pores obtained by the mold of the embodiment of the present invention.
In the figure, 82 is a fine pore (concave portion), which has an antireflection function, and is provided in a plurality on a surface of the optical element 81 having a finite curvature (base shape is concave or convex) at random. ing. Each of the plurality of pores 82 has substantially the same concave shape, and is formed independently in the normal direction of the surface of the optical element 81.

ここで反射防止機能とは鏡面の反射率に比較して前記細孔を配した面の反射率を低減させる機能、好ましくは反射率が1%以下とすることを称す。また凹形状とは、一部が陥没している形状を称し、例えば円柱形状、円錐形状、多角柱形状、多角錐形状等を含む。   Here, the antireflection function refers to a function of reducing the reflectance of the surface on which the pores are arranged, preferably a reflectance of 1% or less, compared to the reflectance of the mirror surface. The concave shape refers to a shape in which a part is depressed, and includes, for example, a cylindrical shape, a conical shape, a polygonal column shape, a polygonal pyramid shape, and the like.

尚、複数の細孔82は、独立した細孔が含まれているが、接合された細孔を含ませても良い。また複数の細孔82は、有限な曲率を有する光学素子の面上にモールド成形より形成されている。   The plurality of pores 82 include independent pores, but may include joined pores. The plurality of pores 82 are formed by molding on the surface of an optical element having a finite curvature.

図9(A)及び(B)は、本発明の実施例の金型で得られる複数の細孔の配列を模式的に示した模式図である。同図(A)は複数の細孔92を有限な曲率を有する光学素子の面上にランダムに配置した本実施例の場合を示しており、同図(B)は複数の細孔92が、有限な曲率を有する光学素子の面上に三角格子状に配置された場合を示している。   FIGS. 9A and 9B are schematic views schematically showing the arrangement of a plurality of pores obtained by the mold of the embodiment of the present invention. FIG. 6A shows the case of this example in which a plurality of pores 92 are randomly arranged on the surface of an optical element having a finite curvature, and FIG. The case where it arrange | positions in the shape of a triangular lattice on the surface of the optical element which has a finite curvature is shown.

本実施例において、複数の細孔92のうち、隣接する細孔92の中心間隔距離をD、使用する波長をλとするとき、   In this embodiment, when the center distance between adjacent pores 92 among the plurality of pores 92 is D and the wavelength to be used is λ,

Figure 0005016957
Figure 0005016957

なる条件を満足するように設定している。
ここで、条件式(1)は隣接する細孔92の中心間隔距離Dの上限を規定するものである。すなわち、条件式(1)の上限を上回ると、光学面全面に均一に優れた反射防止特性を発現することが難しくなってくるので好ましくない。また、下限については機能上の制約はなく、後述する細孔と雰囲気との体積比率が適切であれば限りなく小さくても良い。
Is set to satisfy the following conditions.
Here, the conditional expression (1) defines the upper limit of the center distance D between adjacent pores 92. That is, exceeding the upper limit of the conditional expression (1) is not preferable because it becomes difficult to develop an excellent antireflection characteristic on the entire optical surface. The lower limit is not limited in terms of function, and may be as small as possible as long as the volume ratio of pores and atmosphere described later is appropriate.

尚、隣接する細孔の中心間隔距離Dとは、三角格子状に近似配列した際の中心間距離を称す。つまり図9(A)に示すように測定領域内の全ての細孔に対して、直近6個の細孔に対する中心間距離の平均を各々求め、それらの平均値をその配列での細孔の中心間距離とする。   The center distance D between adjacent pores refers to the center-to-center distance when approximately arranged in a triangular lattice shape. That is, as shown in FIG. 9 (A), for all the pores in the measurement region, the average of the center-to-center distances for the latest six pores is obtained, and the average value is calculated for the pores in the array. The distance between the centers.

本実施例では、上記のような略同一凹形状の複数の細孔を有限の曲率を有する光学素子の面上に、該面の法線方向に独立して形成しており、これにより光学面全面に均一なる反射防止特性を発現している。   In this embodiment, a plurality of pores having substantially the same concave shape as described above are formed independently on the surface of the optical element having a finite curvature in the normal direction of the surface, thereby the optical surface. Uniform anti-reflective properties are expressed on the entire surface.

本実施例において反射防止機能が発現するためには、隣り合う細孔の間隔は0次回折光が発生しないと言われている光学素子の設計波長λの1/2以下であることが特に好適である。   In order to exhibit the antireflection function in the present embodiment, it is particularly preferable that the interval between adjacent pores is ½ or less of the design wavelength λ of the optical element that is said not to generate zero-order diffracted light. is there.

そこで、本実施例では、隣接する細孔の中心間隔距離Dが上記条件式(1)を満たすように設定することにより、反射防止機能を発現している。
ここで設計波長とは光学素子を透過もしくは光学素子で反射させる光の波長を言い、反射光量の抑制を意図する波長を指す。例えば、可視光を光学素子に透過させて波長600nm以下の反射光量を抑制させたい場合、設計波長は600nmとみなし、細孔の隣り合う間隔は300nm以下であることが好ましい。または前記課題で例示したレーザービームプリンタにおいては780nm以下のレーザー光を用いており、細孔の隣り合う間隔は390nm以下であることが好ましい。
Therefore, in this embodiment, the antireflection function is exhibited by setting the center distance D between adjacent pores so as to satisfy the conditional expression (1).
Here, the design wavelength refers to the wavelength of light that is transmitted through or reflected by the optical element, and refers to a wavelength that is intended to suppress the amount of reflected light. For example, when it is desired to transmit visible light through an optical element and suppress the amount of reflected light having a wavelength of 600 nm or less, the design wavelength is regarded as 600 nm, and the interval between adjacent pores is preferably 300 nm or less. Alternatively, the laser beam printer exemplified in the above-described problem uses laser light of 780 nm or less, and the interval between adjacent pores is preferably 390 nm or less.

本実施例では、上記のように凹形状の複数の細孔を有限な曲率を有する光学素子の面上にランダムに配置している。すなわち、細孔を配置する際にある規則性を持たせた場合には、波長に対して鋭い反射防止特性を得る利点があるものの、光学特性に角度依存性が生まれる恐れがある。例えば、碁盤目状に規則的に直交配列した場合、細孔の間隔は配列に沿ったときが最も短く、配列に45度の向きに最も長い間隔となるため、光の入射方向によって光学特性がシフトすることになる。   In the present embodiment, as described above, the plurality of concave pores are randomly arranged on the surface of the optical element having a finite curvature. That is, when there is a certain regularity when arranging the pores, there is an advantage of obtaining a sharp antireflection characteristic with respect to the wavelength, but there is a possibility that the optical characteristic has an angle dependency. For example, when regularly orthogonally arranged in a grid pattern, the gap between the pores is the shortest along the arrangement and the longest in the direction of 45 degrees, so that the optical characteristics depend on the incident direction of light. Will shift.

そこで本実施例では、光の入射方向に依存せず安定した光学特性を得るために、凹形状の複数の細孔をランダムに配置している。
一般に、波長よりも短いピッチで屈折率の異なる2つの物質が混在しているとき、混在している領域の屈折率n12は、2つの物質の屈折率(n1、n2)と単位体積あたりに占める各々の体積(ff1、ff2)によって、次式(2)で表すことができる。
Therefore, in this embodiment, in order to obtain stable optical characteristics regardless of the incident direction of light, a plurality of concave pores are randomly arranged.
In general, when two substances having different refractive indexes with a pitch shorter than the wavelength are mixed, the refractive index n12 of the mixed area occupies the refractive index (n1, n2) of the two substances and per unit volume. By each volume (ff1, ff2), it can represent with following Formula (2).

Figure 0005016957
Figure 0005016957

このとき混在領域に2つの物質だけが存在しているとき、   At this time, when only two substances exist in the mixed area,

Figure 0005016957
Figure 0005016957

であり、物質1から物質2へ、あるいは物質2から物質1へ光が垂直に入射する場合、その混在領域の等価屈折率n12は In the case where light is incident vertically from the substance 1 to the substance 2 or from the substance 2 to the substance 1, the equivalent refractive index n12 of the mixed region is

Figure 0005016957
Figure 0005016957

であるときに最も反射防止効果が高くなる。
例えば、細孔に大気が充満している場合、該細孔の壁を構成する物質(本実施例ではアルミニウムニッケル)の屈折率をnとすると、最も反射防止効果が高くなる細孔の単位体積あたりに占める比率ffは次式(5)で表される。
When it is, the antireflection effect becomes the highest.
For example, when the pores are filled with air, the unit volume of the pores that has the highest antireflection effect when the refractive index of the substance constituting the pore walls (aluminum nickel in this embodiment) is n. The ratio ff per unit is expressed by the following equation (5).

Figure 0005016957
Figure 0005016957

仮に細孔を形成した光学面が大気と接する最表面であり、該細孔の壁を構成する材料の屈折率nが1.56の場合、垂直入射に対して最大の反射防止効果を得るには、式(5)より細孔が占める体積比率はおよそ56%であることが特に好ましい。また、体積比率の最適値は、細孔の壁を構成する材料の屈折率ばかりでなく、光の入射角および偏光によって適宜設定されるが、経験的には35%以上62%以下の体積比率で細孔を構成することが所望の反射防止特性が得られる上で特に好ましい。   If the optical surface on which the pores are formed is the outermost surface in contact with the atmosphere, and the refractive index n of the material constituting the walls of the pores is 1.56, to obtain the maximum antireflection effect for normal incidence It is particularly preferable that the volume ratio occupied by the pores is approximately 56% from the formula (5). Further, the optimum value of the volume ratio is appropriately set according to the incident angle and polarization of light as well as the refractive index of the material constituting the pore wall, but empirically the volume ratio is 35% to 62%. It is particularly preferable that the pores are formed in order to obtain desired antireflection properties.

このように、本実施例では、上記のような有限の曲率を有する光学素子の面上に反射防止機能を有する凹形状の複数の細孔を設けることにより、光学面全面に均一なる反射防止特性を発現している。   As described above, in this embodiment, by providing a plurality of concave pores having an antireflection function on the surface of the optical element having the finite curvature as described above, the antireflection characteristic is uniform over the entire optical surface. Is expressed.

実施例2
本実施例2は、ニッケル基板上に凹形状のアルミニウムニッケルの凹凸構造を有する光学素子用金型を用いて光学素子を成形することに関する。
Example 2
Example 2 relates to molding an optical element by using a mold for an optical element having a concave and convex structure of aluminum aluminum having a concave shape on a nickel substrate.

図8(B)は本発明の実施例の金型で得られる複数の細孔の断面を模式的に示した模式図である。
図中の83は微細な突起(凸形状部)であり、反射防止機能を有し、有限な曲率を有する光学素子81の面(ベース形状が凹面もしくは凸面)上に、ランダムに複数設けられている。この複数の突起83は各々略同一の凸形状より成り、かつ光学素子81の面の法線方向に独立して形成されている。
FIG. 8B is a schematic view schematically showing a cross section of a plurality of pores obtained by the mold according to the embodiment of the present invention.
83 in the figure is a fine protrusion (convex shape portion), which has an antireflection function and is randomly provided on the surface of the optical element 81 having a finite curvature (base shape is concave or convex). Yes. Each of the plurality of protrusions 83 has substantially the same convex shape, and is formed independently in the normal direction of the surface of the optical element 81.

ここで反射防止機能とは鏡面の反射率に比較して前記突起を配した面の反射率を低減させる機能、好ましくは反射率が1%以下とすることを称す。また凸形状とは、一部が突出している形状を称し、例えば円柱形状、円錐形状、多角柱形状、多角錐形状等を含む。   Here, the antireflection function refers to a function of reducing the reflectance of the surface on which the protrusions are arranged as compared to the reflectance of the mirror surface, and preferably the reflectance is 1% or less. Further, the convex shape refers to a shape in which a part projects, and includes, for example, a cylindrical shape, a conical shape, a polygonal column shape, a polygonal pyramid shape, and the like.

尚、複数の突起83は、独立した突起が含まれているが、接合された突起を含ませても良い。また複数の突起83は、有限な曲率を有する光学素子の面上にモールド成形より形成されている。   In addition, although the some protrusion 83 contains the independent protrusion, you may include the joined protrusion. The plurality of protrusions 83 are formed by molding on the surface of the optical element having a finite curvature.

図9(A)及び(B)は、本発明の実施例の金型で得られる複数の細孔(実施例1)あるいは突起(実施例2)の配列を模式的に示した模式図である。実施例2において同図9(A)は複数の突起92を有限な曲率を有する光学素子の面上にランダムに配置した本実施例の場合を示しており、同図9(B)は複数の突起92が、有限な曲率を有する光学素子の面上に三角格子状に配置された場合を示している。   FIGS. 9A and 9B are schematic views schematically showing the arrangement of a plurality of pores (Example 1) or protrusions (Example 2) obtained by the mold of the example of the present invention. . 9A shows the case of this example in which a plurality of protrusions 92 are randomly arranged on the surface of an optical element having a finite curvature, and FIG. 9B shows the case of FIG. The case where the protrusions 92 are arranged in a triangular lattice pattern on the surface of the optical element having a finite curvature is shown.

本実施例において、複数の突起92のうち、隣接する突起92の中心間隔距離をD、使用する波長をλとするとき、   In this embodiment, when the center distance between adjacent protrusions 92 among the plurality of protrusions 92 is D, and the wavelength to be used is λ,

Figure 0005016957
Figure 0005016957

なる条件を満足するように設定している。
ここで、条件式(6)は隣接する突起92の中心間隔距離Dの上限を規定するものである。すなわち、条件式(6)の上限を上回ると、光学面全面に均一に優れた反射防止特性を発現することが難しくなってくるので好ましくない。また、下限については機能上の制約はなく、突起と雰囲気との体積比率が適切であれば限りなく小さくても良い。
Is set to satisfy the following conditions.
Here, the conditional expression (6) defines the upper limit of the center distance D between the adjacent protrusions 92. That is, exceeding the upper limit of the conditional expression (6) is not preferable because it becomes difficult to develop an excellent antireflection characteristic on the entire optical surface. Moreover, there is no functional limitation on the lower limit, and the lower limit may be small as long as the volume ratio between the protrusion and the atmosphere is appropriate.

尚、隣接する突起の中心間隔距離Dとは、三角格子状に近似配列した際の中心間距離を称す。つまり図9(A)に示すように測定領域内の全ての細孔に対して、直近6個の突起に対する中心間距離の平均を各々求め、それらの平均値をその配列での突起の中心間距離とする。   The center distance D between adjacent protrusions refers to the distance between the centers when approximately arranged in a triangular lattice shape. That is, as shown in FIG. 9A, for all the pores in the measurement region, the average of the distances between the centers of the six most recent projections is obtained, and the average value is calculated between the centers of the projections in the array. Distance.

本実施例では、上記のような略同一凸形状の複数の突起を有限の曲率を有する光学素子の面上に、該面の法線方向に独立して形成しており、これにより光学面全面に均一なる反射防止特性を発現している。   In the present embodiment, a plurality of projections having substantially the same convex shape as described above are formed independently on the surface of the optical element having a finite curvature in the normal direction of the surface, whereby the entire surface of the optical surface is formed. It exhibits uniform antireflection characteristics.

本実施例において反射防止機能が発現するためには、隣り合う突起の間隔は0次回折光が発生しないと言われている光学素子の設計波長λの1/2以下であることが特に好適である。   In order to exhibit the antireflection function in the present embodiment, it is particularly preferable that the interval between the adjacent protrusions is ½ or less of the design wavelength λ of the optical element that is said not to generate zero-order diffracted light. .

そこで、本実施例では、隣接する突起の中心間隔距離Dが上記条件式(6)を満たすように設定することにより、反射防止機能を発現している。
ここで設計波長とは光学素子を透過もしくは光学素子で反射させる光の波長を言い、反射光量の抑制を意図する波長を指す。例えば、可視光を光学素子に透過させて波長600nm以下の反射光量を抑制させたい場合、設計波長は600nmとみなし、突起の隣り合う間隔は300nm以下であることが好ましい。または前記課題で例示したレーザービームプリンタにおいては780nm以下のレーザー光を用いており、突起の隣り合う間隔は390nm以下であることが好ましい。
Therefore, in this embodiment, the antireflection function is exhibited by setting the center distance D between adjacent protrusions so as to satisfy the conditional expression (6).
Here, the design wavelength refers to the wavelength of light that is transmitted through or reflected by the optical element, and refers to a wavelength that is intended to suppress the amount of reflected light. For example, when it is desired to transmit visible light through an optical element and suppress the amount of reflected light having a wavelength of 600 nm or less, the design wavelength is regarded as 600 nm, and the interval between adjacent protrusions is preferably 300 nm or less. Alternatively, in the laser beam printer exemplified in the above-described problem, a laser beam having a wavelength of 780 nm or less is used, and the interval between adjacent protrusions is preferably 390 nm or less.

本実施例では、上記のように凸形状の複数の突起を有限な曲率を有する光学素子の面上にランダムに配置している。すなわち、突起を配置する際にある規則性を持たせた場合には、波長に対して鋭い反射防止特性を得る利点があるものの、光学特性に角度依存性が生まれる恐れがある。例えば、碁盤目状に規則的に直交配列した場合、突起の間隔は配列に沿ったときが最も短く、配列に45度の向きに最も長い間隔となるため、光の入射方向によって光学特性がシフトすることになる。   In this embodiment, as described above, a plurality of convex protrusions are randomly arranged on the surface of the optical element having a finite curvature. That is, when a certain regularity is provided when the protrusions are arranged, there is an advantage of obtaining an antireflection characteristic that is sharp with respect to the wavelength, but there is a risk that the optical characteristic may be angularly dependent. For example, in the case of regular orthogonal arrangement in a grid pattern, the distance between the protrusions is the shortest along the arrangement and the longest in the direction of 45 degrees, so the optical characteristics shift depending on the incident direction of light. Will do.

そこで本実施例では、光の入射方向に依存せず安定した光学特性を得るために、凸形状の突起をランダムに配置している。
このとき、実施例1と同様に、反射防止特性に関して以下のように説明できる。
Therefore, in this embodiment, in order to obtain stable optical characteristics without depending on the incident direction of light, convex protrusions are randomly arranged.
At this time, as in the first embodiment, the antireflection characteristic can be described as follows.

一般に、波長よりも短いピッチで屈折率の異なる2つの物質が混在しているとき、混在している領域の屈折率n12は、2つの物質の屈折率(n1、n2)と単位体積あたりに占める各々の体積(ff1、ff2)によって、次式(7)で表すことができる。   In general, when two substances having different refractive indexes with a pitch shorter than the wavelength are mixed, the refractive index n12 of the mixed area occupies the refractive index (n1, n2) of the two substances and per unit volume. By each volume (ff1, ff2), it can represent with following Formula (7).

Figure 0005016957
Figure 0005016957

このとき混在領域に2つの物質だけが存在しているとき、   At this time, when only two substances exist in the mixed area,

Figure 0005016957
Figure 0005016957

であり、物質1から物質2へ、あるいは物質2から物質1へ光が垂直に入射する場合、その混在領域の等価屈折率n12は In the case where light is incident vertically from the substance 1 to the substance 2 or from the substance 2 to the substance 1, the equivalent refractive index n12 of the mixed region is

Figure 0005016957
Figure 0005016957

であるときに最も反射防止効果が高くなる。
例えば、突起に大気が充満している場合、突起の壁を構成する物質(本実施例ではアルミニウムニッケル)の屈折率をnとすると、最も反射防止効果が高くなる突起の単位体積あたりに占める比率ffは次式(10)で表される。
When it is, the antireflection effect becomes the highest.
For example, when the projections are filled with air, and the refractive index of the substance constituting the projection walls (aluminum nickel in this embodiment) is n, the ratio of the projections per unit volume with the highest antireflection effect ff is expressed by the following equation (10).

Figure 0005016957
Figure 0005016957

仮に突起を形成した光学面が大気と接する最表面であり、該突起の壁を構成する材料の屈折率nが1.56の場合、垂直入射に対して最大の反射防止効果を得るには、式(10)より突起が占める体積比率はおよそ44%であることが特に好ましい。また、体積比率の最適値は、突起の壁を構成する材料の屈折率ばかりでなく、光の入射角および偏光によって適宜設定されるが、経験的には38%以上65%以下の体積比率で突起を構成することが所望の反射防止特性が得られる上で特に好ましい。   If the optical surface on which the protrusion is formed is the outermost surface in contact with the atmosphere, and the refractive index n of the material constituting the protrusion wall is 1.56, in order to obtain the maximum antireflection effect for normal incidence, From the formula (10), it is particularly preferable that the volume ratio occupied by the protrusions is approximately 44%. Further, the optimum value of the volume ratio is appropriately set according to the incident angle and polarization of light as well as the refractive index of the material constituting the wall of the protrusion, but empirically, the volume ratio is 38% or more and 65% or less. It is particularly preferable to form the protrusions in order to obtain desired antireflection characteristics.

このように、本実施例では、上記のような有限の曲率を有する光学素子の面上に反射防止機能を有する凸形状の複数の突起を設けることにより、光学面全面に均一なる反射防止特性を発現している。   As described above, in this embodiment, by providing a plurality of convex protrusions having an antireflection function on the surface of the optical element having the finite curvature as described above, a uniform antireflection characteristic is provided on the entire optical surface. It is expressed.

次に、本発明の光学素子の製造方法について説明する。
尚、本発明の製造方法は以下に示す製造方法に限定されるものではない。また、本発明では780nmのP偏光レーザーの反射防止を対象としているが、本発明により得られる光学素子の反射防止特性は単波長レーザーに限られるものではなく、可視光、紫外光、赤外光に対しても適用可能である。
Next, the manufacturing method of the optical element of this invention is demonstrated.
In addition, the manufacturing method of this invention is not limited to the manufacturing method shown below. In the present invention, the antireflection of a 780 nm P-polarized laser is targeted. However, the antireflection characteristic of the optical element obtained by the present invention is not limited to a single wavelength laser, and visible light, ultraviolet light, infrared light. It is applicable to.

本発明では、ニッケルと相分離する材料とニッケルの成膜工程により得られた構造体から形成される、円柱状あるいは円錐状の突起を有するニッケルあるいはニッケル合金の凹凸構造からなる光学素子用金型の製造工程を行う。その後、該金型を用いて該突起を転写させることで細孔を形成する素子形成工程とを用いて光学素子を形成している。   In the present invention, a mold for an optical element having a concavo-convex structure of nickel or a nickel alloy having a columnar or conical protrusion formed from a material phase-separated from nickel and a structure obtained by a film forming process of nickel The manufacturing process is performed. Thereafter, an optical element is formed using an element forming step of forming pores by transferring the protrusions using the mold.

または、ニッケルと相分離する材料とニッケルの成膜工程により得られた構造体から形成される、円柱状あるいは円錐状の細孔を有するニッケルあるいはニッケル合金の凹凸構造からなる光学素子用金型の製造工程を行う。そして、該金型を用いて該細孔を転写させることで突起を形成する素子形成工程とを用いて光学素子を形成している。   Alternatively, an optical element mold having a concavo-convex structure of nickel or a nickel alloy having a cylindrical or conical pore formed from a material obtained by a film forming process of nickel and a material phase-separated from nickel. Perform the manufacturing process. Then, an optical element is formed using an element forming step of forming protrusions by transferring the pores using the mold.

前記〔光学素子用金型の製造方法〕しているように、円柱状あるいは円錐状の突起(あるいは細孔)の周期および孔径は、適宜条件を選択することで制御することが可能である。   As described in [Manufacturing method of mold for optical element], the period and the hole diameter of cylindrical or conical protrusions (or pores) can be controlled by appropriately selecting conditions.

つまり、スパッタリング法によって成膜条件を適宜選択することにより、金型表面全面に一括して所望の突起(あるいは細孔)を形成することができ、短時間にかつ安価にSWSを形成することが可能である。   That is, by appropriately selecting the film forming conditions by the sputtering method, desired protrusions (or pores) can be formed all over the mold surface, and SWS can be formed in a short time and at low cost. Is possible.

また、金型に形成した突起(あるいは細孔)を転写させる手段としては、インジェクション、レプリカ、プレス、注型などいずれの成形手段でも構わないが、基体と共にSWSを効率良く転写成形できるインジェクションおよびプレス成形が特に好適である。また、金型から離型する際、突起(あるいは細孔)の向きと離型方向は必ずしも平行でない。しかし、突起(あるいは細孔)が転写されて形成された細孔(あるいは突起)がある程度の変形を許容できるうちに、例えば細孔が完全に凝固する前に離型することで容易に離型することできる。   In addition, as a means for transferring the protrusions (or pores) formed on the mold, any molding means such as injection, replica, press, casting, etc. may be used. Molding is particularly suitable. Moreover, when releasing from a metal mold | die, the direction of a processus | protrusion (or pore) and the mold release direction are not necessarily parallel. However, while the pores (or projections) formed by transferring the projections (or pores) can tolerate some deformation, for example, the mold can be easily released by releasing before the pores completely solidify. Can do.

[光学素子の製造方法1]
本実施例1に関わる光学素子の製造方法1は、ニッケル基板上に円柱状のアルミニウムニッケルの凹凸構造(突起)を有する光学素子用金型を用いて光学素子を成形することに関する。
[Optical Element Manufacturing Method 1]
The optical element manufacturing method 1 according to the first embodiment relates to molding an optical element using a mold for an optical element having a cylindrical aluminum nickel uneven structure (projection) on a nickel substrate.

光学素子の製造方法1について説明する。
まずfθレンズ(光学素子)成形用の自由曲面を有する金型を用意し、スパッタリングにより自由曲面上にプライマー層、アルミニウムニッケル層の順に均一に成膜して、アルミニウムニッケル混合膜で覆われた自由曲面を有する金型を得た。ここで、アルミニウムニッケル混合膜は、RF電源を用いたマグネトロンスパッタリング法により成膜した。ターゲットは、直径4インチ(50.8mm)のアルミニウムターゲットにニッケルチップ(1.5cm角)を配置したものを使用した。成膜条件は、投入電力RF40W、アルゴンガス圧0.11Pa、基板温度300℃として、所望の膜厚になるまで成膜を行った。図4(A)は、FE−SEM(電界放出走査型電子顕微鏡)で観察したアルミニウムニッケル混合膜の断面像を模式的に示した図である。成膜されたアルミニウムニッケル混合膜41において、アルミニウムニッケル(Al3Ni)部分42がニッケル基板40に対して垂直にシリンダー状に形成される。そして、該アルミニウムニッケル(Al3Ni)部分42を取り囲むアルミニウムマトリックス領域43が形成されていることが確認された。そして前記自由曲面だけを露出するように金型全体をマスキングテープで被覆し、該自由曲面以外を被覆により絶縁防水状態にし、常温のリン酸水溶液に浸漬する。こうしてアルミニウムニッケル(Al3Ni)部分を取り囲むアルミニウムを溶解させ、アルミニウムニッケル(Al3Ni)の突起を金型表面に有するfθ用金型を得た。
The optical element manufacturing method 1 will be described.
First, a mold having a free curved surface for forming an fθ lens (optical element) was prepared, and a primer layer and an aluminum nickel layer were uniformly formed on the free curved surface in this order by sputtering and covered with an aluminum nickel mixed film. A mold having a curved surface was obtained. Here, the aluminum nickel mixed film was formed by a magnetron sputtering method using an RF power source. The target used was a nickel chip (1.5 cm square) disposed on an aluminum target having a diameter of 4 inches (50.8 mm). The film formation was performed under the conditions that the input power was RF 40 W, the argon gas pressure was 0.11 Pa, the substrate temperature was 300 ° C., and the film was formed to a desired film thickness. FIG. 4A is a diagram schematically showing a cross-sectional image of an aluminum nickel mixed film observed with an FE-SEM (field emission scanning electron microscope). In the formed aluminum nickel mixed film 41, an aluminum nickel (Al 3 Ni) portion 42 is formed in a cylinder shape perpendicular to the nickel substrate 40. It was confirmed that an aluminum matrix region 43 surrounding the aluminum nickel (Al 3 Ni) portion 42 was formed. Then, the entire mold is covered with a masking tape so that only the free curved surface is exposed, and the other curved surface is insulated and waterproofed by coating, and immersed in an aqueous phosphoric acid solution at room temperature. In this way, aluminum surrounding the aluminum nickel (Al 3 Ni) portion was dissolved to obtain a fθ mold having aluminum nickel (Al 3 Ni) protrusions on the mold surface.

このようにして得られたfθレンズ用の金型をFE−SEM(電界放出走査型電子顕微鏡)により観察したところ、ランダムな配列の無数の突起が金型表面に垂直に立っている。画像処理にて突起の中心座標位置を求め、隣接6個の細孔との中心間距離Dを求めていったところ、隣り合った細孔の中心間距離Dはおよそ300nmの周期であった。上記手順により製作した金型を射出成形機(住友重機工業株式会社製:SS180)に入射面側および出射面側に配し、シクロオレフィンポリマー(日本ゼオン株式会社製)を射出成形してfθレンズを得た。このとき溶融樹脂温を270℃、樹脂注入時の保圧を700kg/cm2とした。 When the mold for the fθ lens thus obtained was observed with an FE-SEM (Field Emission Scanning Electron Microscope), innumerable protrusions in a random array were standing perpendicular to the mold surface. When the center coordinate position of the protrusion was obtained by image processing and the center distance D between the six adjacent pores was obtained, the center distance D between the adjacent pores was a period of about 300 nm. The mold manufactured by the above procedure is placed on the entrance surface side and the exit surface side of an injection molding machine (Sumitomo Heavy Industries, Ltd .: SS180), and a cycloolefin polymer (Nippon Zeon Corporation) is injection molded to produce an fθ lens. Got. At this time, the molten resin temperature was set to 270 ° C., and the holding pressure at the time of resin injection was set to 700 kg / cm 2 .

このようにして得られたfθレンズをFE−SEM(電界放出走査型電子顕微鏡)により観察したところ、曲面全域にランダムに配列した柱状の細孔が観察され、個々の柱状の細孔は面の法線方向に向かって形成されていることが確認された。   When the fθ lens thus obtained was observed with an FE-SEM (field emission scanning electron microscope), columnar pores randomly arranged over the entire curved surface were observed, and each columnar pore was a surface. It was confirmed that it was formed toward the normal direction.

また画像処理にて細孔の中心位置を求め、隣接6個の柱状の細孔との中心間距離Dの平均を求めていったところ、隣り合った細孔の中心間距離Dはおよそ300nmであり、金型の突起を転写していることが確認された。   Further, the center position of the pores was obtained by image processing, and the average of the center distances D between the six adjacent columnar pores was obtained. The center distance D between the adjacent pores was about 300 nm. Yes, it was confirmed that the protrusions of the mold were transferred.

更に原子間力顕微鏡により柱状の細孔の高さを測定したところ、細孔の太さは先端に向かってほぼ一様で、平均深さがおよそ160nmであり、細孔の体積比率はおよそ44%であった。そこで分光光度計を用いて波長780nm、P偏光の垂直入射時の反射率を測定したところ0.7%であった。   Further, when the height of the columnar pores was measured with an atomic force microscope, the thickness of the pores was almost uniform toward the tip, the average depth was about 160 nm, and the volume ratio of the pores was about 44. %Met. Therefore, when the reflectance at the time of perpendicular incidence of P-polarized light was measured using a spectrophotometer, it was 0.7%.

[光学素子の製造方法2]
本実施例に関わる光学素子の製造方法2は、ニッケル基板上に円錐状のアルミニウムニッケルの凹凸構造(突起)を有する光学素子用金型を用いて光学素子を成形することに関する。
[Optical Element Manufacturing Method 2]
The optical element manufacturing method 2 according to this example relates to molding an optical element by using a mold for an optical element having a concavity and convexity structure (projection) of conical aluminum nickel on a nickel substrate.

光学素子の製造方法2について説明する。
光学素子の製造方法1と同様に、まずfθレンズ(光学素子)成形用の自由曲面を有する金型を用意し、スパッタリングによりアルミニウムニッケル混合膜で覆われた自由曲面を有する金型を得た。ここで、光学素子の製造方法1と同様に、アルミニウムニッケル混合膜は、RF電源を用いたマグネトロンスパッタリング法により成膜した。使用したターゲットは、直径4インチ(101.6mm)のアルミニウムターゲットにニッケルチップ(1.5cm角)を配置したものである。該アルミニウムターゲット上に配置する該ニッケルチップの数量が異なるものを三種類(ターゲットA、ターゲットB、ターゲットC)用意した。膜中のニッケルの割合はA>B>Cとした。はじめに、ターゲットAを用いて投入電力RF40W、アルゴンガス圧0.11Pa、基板温度300℃にて10分間成膜を行った。次に、ターゲットAへの投入電力を遮断後、引き続きターゲットBを用いて投入電力RF40W、アルゴンガス圧0.11Pa、基板温度300℃にて10分間成膜を行った。ターゲットBへの投入電力を遮断後、最後にターゲットCを用いて投入電力RF40W、アルゴンガス圧0.11Pa、基板温度300℃にて10分間成膜を行った。成膜終了後、アルミニウムニッケル混合膜の表面および断面形状をFE−SEM(電界放出走査型電子顕微鏡)により観察した。図4(B)は、FE−SEM(電界放出走査型電子顕微鏡)で観察したアルミニウムニッケル混合膜の断面像を模式的に示した図である。成膜されたアルミニウムニッケル混合膜41において、アルミニウムニッケル(Al3Ni)部分42がニッケル基板40に対して垂直にシリンダー状に形成される。そして、該アルミニウムニッケル(Al3Ni)部分42を取り囲むアルミニウムマトリックス領域43が形成されていることが確認された。また、アルミニウムニッケルの組成比が異なるターゲットによってアルミニウムニッケル(Al3Ni)シリンダー部分42の直径を連続的に変化させた。その結果、基板から離れるほど徐々に直径が小さくなる、すなわち円錐状のアルミニウムニッケル(Al3Ni)シリンダー部分42が形成されることが確認された。
The optical element manufacturing method 2 will be described.
Similar to the optical element manufacturing method 1, first, a mold having a free curved surface for forming an fθ lens (optical element) was prepared, and a mold having a free curved surface covered with an aluminum nickel mixed film was obtained by sputtering. Here, as in the optical element manufacturing method 1, the aluminum nickel mixed film was formed by magnetron sputtering using an RF power source. The target used is a nickel chip (1.5 cm square) placed on an aluminum target having a diameter of 4 inches (101.6 mm). Three types (target A, target B, target C) having different numbers of nickel chips arranged on the aluminum target were prepared. The ratio of nickel in the film was A>B> C. First, using the target A, a film was formed for 10 minutes at an input power of RF 40 W, an argon gas pressure of 0.11 Pa, and a substrate temperature of 300 ° C. Next, after the input power to the target A was cut off, a film was formed using the target B for 10 minutes at an input power of RF 40 W, an argon gas pressure of 0.11 Pa, and a substrate temperature of 300 ° C. After cutting off the input power to the target B, the film was finally formed using the target C at an input power of RF 40 W, an argon gas pressure of 0.11 Pa, and a substrate temperature of 300 ° C. for 10 minutes. After the film formation was completed, the surface and cross-sectional shape of the aluminum nickel mixed film were observed with an FE-SEM (field emission scanning electron microscope). FIG. 4B is a diagram schematically showing a cross-sectional image of the aluminum nickel mixed film observed with an FE-SEM (field emission scanning electron microscope). In the formed aluminum nickel mixed film 41, an aluminum nickel (Al 3 Ni) portion 42 is formed in a cylinder shape perpendicular to the nickel substrate 40. It was confirmed that an aluminum matrix region 43 surrounding the aluminum nickel (Al 3 Ni) portion 42 was formed. Further, the diameter of the aluminum nickel (Al 3 Ni) cylinder portion 42 was continuously changed depending on the target having a different composition ratio of aluminum nickel. As a result, it was confirmed that the diameter gradually decreased with increasing distance from the substrate, that is, a conical aluminum nickel (Al 3 Ni) cylinder portion 42 was formed.

そして、前記自由曲面だけを露出するように金型全体をマスキングテープで被覆し、該自由曲面以外を被覆により絶縁防水状態にし、常温のリン酸水溶液に浸漬した。これによりアルミニウムニッケル(Al3Ni)部分を取り囲むアルミニウムを溶解させ、アルミニウムニッケル(Al3Ni)の突起を金型表面に有するfθ用金型を得た。 Then, the entire mold was covered with a masking tape so that only the free curved surface was exposed, and other than the free curved surface was insulated and waterproofed by coating, and immersed in an aqueous phosphoric acid solution at room temperature. As a result, the aluminum surrounding the aluminum nickel (Al 3 Ni) portion was dissolved to obtain an fθ mold having aluminum nickel (Al 3 Ni) protrusions on the mold surface.

このようにして得られたfθレンズ用の金型をFE−SEM(電界放出走査型電子顕微鏡)により観察したところ、ランダムな配列の無数の突起が金型表面に垂直に立っていた。画像処理にて突起の中心座標位置を求め、隣接6個の細孔との中心間距離Dを求めていったところ、隣り合った細孔の中心間距離Dはおよそ240nmの周期であった。   When the mold for the fθ lens thus obtained was observed with an FE-SEM (Field Emission Scanning Electron Microscope), innumerable protrusions of random arrangement were standing perpendicular to the mold surface. When the center coordinate position of the projection was obtained by image processing and the center distance D between the six adjacent pores was obtained, the center distance D between the adjacent pores was a period of about 240 nm.

上記手順により製作した金型を射出成形機(住友重機工業株式会社製:SS180)に入射面側および出射面側に配し、シクロオレフィンポリマー(日本ゼオン株式会社製)を射出成形してfθレンズを得た。このとき溶融樹脂温を270℃、樹脂注入時の保圧を700kg/cm2とした。 The mold manufactured by the above procedure is placed on the entrance surface side and the exit surface side of an injection molding machine (Sumitomo Heavy Industries, Ltd .: SS180), and a cycloolefin polymer (Nippon Zeon Corporation) is injection molded to produce an fθ lens. Got. At this time, the molten resin temperature was set to 270 ° C., and the holding pressure at the time of resin injection was set to 700 kg / cm 2 .

このようにして得られたfθレンズをFE−SEM(電界放出走査型電子顕微鏡)により観察したところ、曲面全域にランダムに配列した柱状の細孔が観察され、個々の柱状の細孔は面の法線方向に向かって形成されていることが確認された。   When the fθ lens thus obtained was observed with an FE-SEM (field emission scanning electron microscope), columnar pores randomly arranged over the entire curved surface were observed, and each columnar pore was a surface. It was confirmed that it was formed toward the normal direction.

また画像処理にて細孔の中心位置を求め、隣接6個の柱状の細孔との中心間距離Dの平均を求めていったところ、隣り合った細孔の中心間距離Dはおよそ240nmであり、金型の突起を転写していることが確認された。   Further, the center position of the pores is obtained by image processing, and the average of the center distances D between the six adjacent columnar pores is obtained. The center distance D between the adjacent pores is about 240 nm. Yes, it was confirmed that the protrusions of the mold were transferred.

更に原子間力顕微鏡により柱状の細孔の高さを測定したところ、細孔の太さは先端に向かってほぼ一様で、平均深さがおよそ180nmであり、細孔の体積比率はおよそ46%であった。そこで分光光度計を用いて波長780nm、P偏光の垂直入射時の反射率を測定したところ0.6%であった。   Further, when the height of the columnar pores was measured with an atomic force microscope, the thickness of the pores was almost uniform toward the tip, the average depth was about 180 nm, and the volume ratio of the pores was about 46. %Met. Therefore, when the reflectance at the time of perpendicular incidence of P-polarized light with a wavelength of 780 nm was measured using a spectrophotometer, it was 0.6%.

[光学素子の製造方法3]
本実施例2に関わる光学素子の製造方法3は、ニッケル基板上に円柱状の凹凸構造(細孔)を有するアルミニウムニッケルからなる光学素子用金型を用いて光学素子を成形することに関する。
[Optical Element Manufacturing Method 3]
The optical element manufacturing method 3 according to Example 2 relates to molding an optical element using an optical element mold made of aluminum nickel having a cylindrical uneven structure (pores) on a nickel substrate.

光学素子の製造方法3について説明する。
まずfθレンズ(光学素子)成形用の自由曲面を有する金型を用意し、スパッタリングにより自由曲面上にプライマー層、アルミニウムニッケル層の順に均一に成膜して、アルミニウムニッケル混合膜で覆われた自由曲面を有する金型を得た。ここで、アルミニウムニッケル混合膜は、RF電源を用いたマグネトロンスパッタリング法により成膜した。ターゲットは、直径4インチ(101.6mm)のアルミニウムターゲットにニッケルチップ(1.5cm角)を配置したものを使用した。成膜条件は、投入電力RF40W、アルゴンガス圧0.11Pa、基板温度300℃として、所望の膜厚になるまで成膜を行った。図4(A)は、FE−SEM(電界放出走査型電子顕微鏡)で観察したアルミニウムニッケル混合膜の断面像を模式的に示した図である。成膜されたアルミニウムニッケル混合膜41において、アルミニウム(Al)部分42がニッケル基板40に対して垂直にシリンダー状に形成される。該アルミニウム(Al3)部分42を取り囲むアルミニウムニッケル(Al3Ni)マトリックス領域43が形成されていることが確認された。そして前記自由曲面だけを露出するように金型全体をマスキングテープで被覆し、該自由曲面以外を被覆により絶縁防水状態にし、常温のリン酸水溶液に浸漬した。こうしてアルミニウムニッケル(Al3Ni)部分に取り囲まれたアルミニウムのシリンダーを溶解させ、円柱状の細孔を金型表面に有するアルミニウムニッケル(Al3Ni)からなるfθ用金型を得た。
The optical element manufacturing method 3 will be described.
First, a mold having a free curved surface for forming an fθ lens (optical element) was prepared, and a primer layer and an aluminum nickel layer were uniformly formed on the free curved surface in this order by sputtering and covered with an aluminum nickel mixed film. A mold having a curved surface was obtained. Here, the aluminum nickel mixed film was formed by a magnetron sputtering method using an RF power source. The target used was a 4 inch (101.6 mm) diameter aluminum target with a nickel chip (1.5 cm square) arranged. The film formation was performed under the conditions that the input power was RF 40 W, the argon gas pressure was 0.11 Pa, the substrate temperature was 300 ° C., and the film was formed to a desired film thickness. FIG. 4A is a diagram schematically showing a cross-sectional image of an aluminum nickel mixed film observed with an FE-SEM (field emission scanning electron microscope). In the formed aluminum nickel mixed film 41, an aluminum (Al) portion 42 is formed in a cylinder shape perpendicular to the nickel substrate 40. It was confirmed that an aluminum nickel (Al 3 Ni) matrix region 43 surrounding the aluminum (Al 3 ) portion 42 was formed. Then, the entire mold was covered with a masking tape so that only the free curved surface was exposed, and other than the free curved surface was insulated and waterproofed by coating, and immersed in an aqueous phosphoric acid solution at room temperature. Thus, the aluminum cylinder surrounded by the aluminum nickel (Al 3 Ni) portion was melted to obtain a fθ mold made of aluminum nickel (Al 3 Ni) having cylindrical pores on the mold surface.

このようにして得られたfθレンズ用の金型をFE−SEM(電界放出走査型電子顕微鏡)により観察したところ、ランダムな配列の無数の細孔が金型表面に垂直に立っている。画像処理にて細孔の中心座標位置を求め、隣接6個の細孔との中心間距離Dを求めていったところ、隣り合った細孔の中心間距離Dはおよそ300nmの周期であった。上記手順により製作した金型を射出成形機(住友重機工業株式会社製:SS180)に入射面側および出射面側に配し、シクロオレフィンポリマー(日本ゼオン株式会社製)を射出成形してfθレンズを得た。このとき溶融樹脂温を270℃、樹脂注入時の保圧を700kg/cm2とした。 When the mold for the fθ lens thus obtained was observed with an FE-SEM (Field Emission Scanning Electron Microscope), innumerable pores of random arrangement were standing perpendicular to the mold surface. The center coordinate position of the pores was obtained by image processing, and the center-to-center distance D between six adjacent pores was obtained. The center-to-center distance D between adjacent pores was a period of about 300 nm. . The mold manufactured by the above procedure is placed on the entrance surface side and the exit surface side of an injection molding machine (Sumitomo Heavy Industries, Ltd .: SS180), and a cycloolefin polymer (Nippon Zeon Corporation) is injection molded to produce an fθ lens. Got. At this time, the molten resin temperature was set to 270 ° C., and the holding pressure at the time of resin injection was set to 700 kg / cm 2 .

このようにして得られたfθレンズをFE−SEM(電界放出走査型電子顕微鏡)により観察したところ、曲面全域にランダムに配列した柱状の突起が観察され、個々の柱状の突起は面の法線方向に向かって形成されていることが確認された。   When the fθ lens thus obtained was observed with an FE-SEM (field emission scanning electron microscope), columnar protrusions randomly arranged over the entire curved surface were observed, and the individual columnar protrusions were normal to the surface. It was confirmed that it was formed in the direction.

また画像処理にて突起の中心位置を求め、隣接6個の柱状の突起との中心間距離Dの平均を求めていったところ、隣り合った突起の中心間距離Dはおよそ300nmであり、金型の細孔を転写していることが確認された。   In addition, when the center position of the protrusion is obtained by image processing and the average of the distances D between the centers of the six adjacent columnar protrusions is obtained, the distance D between the centers of the adjacent protrusions is approximately 300 nm. It was confirmed that the pores of the mold were transferred.

更に原子間力顕微鏡により柱状の突起の高さを測定したところ、突起の太さは先端に向かってほぼ一様で、平均深さがおよそ160nmであり、細孔の体積比率はおよそ54%であった。そこで分光光度計を用いて波長780nm、P偏光の垂直入射時の反射率を測定したところ1.4%であった。   Further, when the height of the columnar projections was measured with an atomic force microscope, the thickness of the projections was almost uniform toward the tip, the average depth was about 160 nm, and the volume ratio of the pores was about 54%. there were. Therefore, the reflectance at the time of vertical incidence of P-polarized light with a wavelength of 780 nm was measured using a spectrophotometer and found to be 1.4%.

[光学素子の製造方法4]
本実施例2に関わる光学素子の製造方法4は、ニッケル基板上に円錐状の凹凸構造(突起)を有するアルミニウムニッケルからなる光学素子用金型を用いて光学素子を成形することに関する。
[Optical Element Manufacturing Method 4]
The optical element manufacturing method 4 according to the second embodiment relates to molding an optical element using an optical element mold made of aluminum nickel having a conical uneven structure (projection) on a nickel substrate.

光学素子の製造方法4について説明する。
光学素子の製造方法3と同様に、まずfθレンズ(光学素子)成形用の自由曲面を有する金型を用意し、スパッタリングによりアルミニウムニッケル混合膜で覆われた自由曲面を有する金型を得た。ここで、光学素子の製造方法3と同様に、アルミニウムニッケル混合膜は、RF電源を用いたマグネトロンスパッタリング法により成膜した。使用したターゲットは、直径4インチ(101.6mm)のアルミニウムターゲットにニッケルチップ(1.5cm角)を配置したものである。該アルミニウムターゲット上に配置する該ニッケルチップの数量が異なるものを三種類(ターゲットA、ターゲットB、ターゲットC)用意した。膜中のニッケルの割合はA>B>Cとした。はじめに、ターゲットAを用いて投入電力RF40W、アルゴンガス圧0.11Pa、基板温度300℃にて10分間成膜を行った。次に、ターゲットAへの投入電力を遮断後、引き続きターゲットBを用いて投入電力RF40W、アルゴンガス圧0.11Pa、基板温度300℃にて10分間成膜を行った。ターゲットBへの投入電力を遮断後、最後にターゲットCを用いて投入電力RF40W、アルゴンガス圧0.11Pa、基板温度300℃にて10分間成膜を行った。成膜終了後、アルミニウムニッケル混合膜の表面および断面形状をFE−SEM(電界放出走査型電子顕微鏡)により観察した。図4(B)は、FE−SEM(電界放出走査型電子顕微鏡)で観察したアルミニウムニッケル混合膜の断面像を模式的に示した図である。成膜されたアルミニウムニッケル混合膜41において、アルミニウム(Al)部分42がニッケル基板40に対して垂直にシリンダー状に形成される。該アルミニウム(Al)部分42を取り囲むアルミニウムニッケル(Al3Ni)マトリックス領域43が形成されていることが確認された。また、アルミニウムニッケルの組成比が異なるターゲットによってアルミニウム(Al)シリンダー部分42の直径を連続的に変化させて成膜した結果、基板から離れるほど徐々に直径が小さくなる。すなわち円錐状のアルミニウム(Al)シリンダー部分42が形成されることが確認された。
The optical element manufacturing method 4 will be described.
Similar to the optical element manufacturing method 3, first, a mold having a free curved surface for forming an fθ lens (optical element) was prepared, and a mold having a free curved surface covered with an aluminum nickel mixed film was obtained by sputtering. Here, similarly to the optical element manufacturing method 3, the aluminum nickel mixed film was formed by a magnetron sputtering method using an RF power source. The target used is a nickel chip (1.5 cm square) placed on an aluminum target having a diameter of 4 inches (101.6 mm). Three types (target A, target B, target C) having different numbers of nickel chips arranged on the aluminum target were prepared. The ratio of nickel in the film was A>B> C. First, using the target A, a film was formed for 10 minutes at an input power of RF 40 W, an argon gas pressure of 0.11 Pa, and a substrate temperature of 300 ° C. Next, after the input power to the target A was cut off, a film was formed using the target B for 10 minutes at an input power of RF 40 W, an argon gas pressure of 0.11 Pa, and a substrate temperature of 300 ° C. After cutting off the input power to the target B, the film was finally formed using the target C at an input power of RF 40 W, an argon gas pressure of 0.11 Pa, and a substrate temperature of 300 ° C. for 10 minutes. After the film formation was completed, the surface and cross-sectional shape of the aluminum nickel mixed film were observed with an FE-SEM (field emission scanning electron microscope). FIG. 4B is a diagram schematically showing a cross-sectional image of the aluminum nickel mixed film observed with an FE-SEM (field emission scanning electron microscope). In the formed aluminum nickel mixed film 41, an aluminum (Al) portion 42 is formed in a cylinder shape perpendicular to the nickel substrate 40. It was confirmed that an aluminum nickel (Al 3 Ni) matrix region 43 surrounding the aluminum (Al) portion 42 was formed. In addition, as a result of film formation by continuously changing the diameter of the aluminum (Al) cylinder portion 42 using targets having different composition ratios of aluminum nickel, the diameter gradually decreases as the distance from the substrate increases. That is, it was confirmed that a conical aluminum (Al) cylinder portion 42 was formed.

そして、前記自由曲面だけを露出するように金型全体をマスキングテープで被覆し、該自由曲面以外を被覆により絶縁防水状態にし、常温のリン酸水溶液に浸漬する。こうしてアルミニウムニッケル(Al3Ni)部分に取り囲まれたアルミニウムのシリンダーを溶解させ、円錐状の細孔を金型表面に有するアルミニウムニッケル(Al3Ni)からなるfθ用金型を得た。 Then, the entire mold is covered with a masking tape so that only the free curved surface is exposed, the other curved surfaces are insulated and waterproofed by coating, and immersed in an aqueous phosphoric acid solution at room temperature. Thus, the aluminum cylinder surrounded by the aluminum nickel (Al 3 Ni) portion was melted to obtain a fθ mold made of aluminum nickel (Al 3 Ni) having conical pores on the mold surface.

このようにして得られたfθレンズ用の金型をFE−SEM(電界放出走査型電子顕微鏡)により観察した。ランダムな配列の無数の細孔が金型表面に垂直に立っており、画像処理にて細孔の中心座標位置を求め、隣接6個の細孔との中心間距離Dを求めていったところ、隣り合った細孔の中心間距離Dはおよそ240nmの周期であった。   The mold for the fθ lens thus obtained was observed with an FE-SEM (field emission scanning electron microscope). Innumerable pores of random arrangement are standing perpendicular to the mold surface, and the center coordinate position of the pores is obtained by image processing, and the distance D between the centers of 6 adjacent pores is obtained. The center-to-center distance D between adjacent pores was about 240 nm.

上記手順により製作した金型を射出成形機(住友重機工業株式会社製:SS180)に入射面側および出射面側に配し、シクロオレフィンポリマー(日本ゼオン株式会社製)を射出成形してfθレンズを得た。このとき溶融樹脂温を270℃、樹脂注入時の保圧を700kg/cm2とした。 The mold manufactured by the above procedure is placed on the entrance surface side and the exit surface side of an injection molding machine (Sumitomo Heavy Industries, Ltd .: SS180), and a cycloolefin polymer (Nippon Zeon Corporation) is injection molded to produce an fθ lens. Got. At this time, the molten resin temperature was set to 270 ° C., and the holding pressure at the time of resin injection was set to 700 kg / cm 2 .

このようにして得られたfθレンズをFE−SEM(電界放出走査型電子顕微鏡)により観察したところ、曲面全域にランダムに配列した柱状の突起が観察され、個々の柱状の突起は面の法線方向に向かって形成されていることが確認された。   When the fθ lens thus obtained was observed with an FE-SEM (field emission scanning electron microscope), columnar protrusions randomly arranged over the entire curved surface were observed, and the individual columnar protrusions were normal to the surface. It was confirmed that it was formed in the direction.

また画像処理にて突起の中心位置を求め、隣接6個の柱状の突起との中心間距離Dの平均を求めていったところ、隣り合った突起の中心間距離Dはおよそ240nmであり、金型の細孔を転写していることが確認された。   In addition, when the center position of the protrusion is obtained by image processing and the average of the distances D between the centers of the six adjacent columnar protrusions is obtained, the distance D between the centers of the adjacent protrusions is approximately 240 nm. It was confirmed that the pores of the mold were transferred.

更に原子間力顕微鏡により柱状の細孔の高さを測定したところ、細孔の太さは先端に向かってほぼ一様で、平均深さがおよそ180nmであり、細孔の体積比率はおよそ52%であった。そこで分光光度計を用いて波長780nm、P偏光の垂直入射時の反射率を測定したところ1.2%であった。   Further, when the height of the columnar pores was measured with an atomic force microscope, the thickness of the pores was almost uniform toward the tip, the average depth was about 180 nm, and the volume ratio of the pores was about 52. %Met. Therefore, the reflectance at the time of perpendicular incidence of P-polarized light with a wavelength of 780 nm was measured using a spectrophotometer and found to be 1.2%.

比較例1
次に製造方法1および製造方法2に対しての比較例を説明する。
fθレンズ(光学素子)成形用の自由曲面を有する金型を用意し、製造方法1および製造方法2と同様に射出成形を行ったところ、自由曲面鏡面を有するfθレンズが得られた。
Comparative Example 1
Next, a comparative example for manufacturing method 1 and manufacturing method 2 will be described.
A mold having a free curved surface for molding an fθ lens (optical element) was prepared, and injection molding was performed in the same manner as in Manufacturing Method 1 and Manufacturing Method 2. As a result, an fθ lens having a free curved mirror surface was obtained.

このようにして得られた光学素子を走査型電子顕微鏡で観察したところ、平滑な面だけが観察され、分光光度計により波長780nm、P偏光の垂直入射時の反射率を測定したところ4.3%であった。   When the optical element thus obtained was observed with a scanning electron microscope, only a smooth surface was observed. The reflectance at the time of vertical incidence of P-polarized light with a wavelength of 780 nm was measured with a spectrophotometer. %Met.

[光学機器]
本発明の光学素子はカメラやビデオカメラをはじめとする撮像機器、あるいは液晶プロジェクタやディスプレイ、電子写真機器の光走査装置をはじめとする投影機器などに適用できる。例えば電子写真機器の光走査装置において、結象光学手段を構成するfθレンズの入射面あるいは入出射面の両面に複数の細孔を形成したfθレンズを搭載すれば良好なる反射特性が得られる。
[Optical equipment]
The optical element of the present invention can be applied to imaging devices such as cameras and video cameras, or projection devices such as liquid crystal projectors and displays, and optical scanning devices for electrophotographic devices. For example, in an optical scanning device of an electrophotographic apparatus, good reflection characteristics can be obtained if an fθ lens having a plurality of pores formed on both the incident surface and the incident / exit surface of the fθ lens constituting the conjugating optical means is mounted.

[光走査装置]
図10は上記の製造方法1で製造された光学素子を含むfθレンズを電子写真機器等の光走査装置の結像光学手段に適用したときの要部概略図である。
[Optical scanning device]
FIG. 10 is a schematic view of the main part when the fθ lens including the optical element manufactured by the manufacturing method 1 is applied to the imaging optical means of an optical scanning device such as an electrophotographic apparatus.

同図において1は光源手段(半導体レーザー)であり、例えばシングルビームレーザもしくはマルチビームレーザ等より成っている。2はコリメーターレンズであり、光源手段1から放射された光束を略平行光束に変換している。3は開口絞りであり、通過光束を制限してビーム形状を整形している。4はシリンドリカルレンズであり、副走査方向にのみ所定のパワーを有しており、開口絞り3を通過した光束を副走査断面内で後述する光偏向器5の偏向面(反射面)5aにほぼ線像として結像させている。   In the figure, reference numeral 1 denotes a light source means (semiconductor laser), which comprises, for example, a single beam laser or a multi-beam laser. Reference numeral 2 denotes a collimator lens, which converts a light beam emitted from the light source means 1 into a substantially parallel light beam. Reference numeral 3 denotes an aperture stop which shapes the beam shape by limiting the passing light flux. A cylindrical lens 4 has a predetermined power only in the sub-scanning direction, and the light beam that has passed through the aperture stop 3 is substantially applied to a deflection surface (reflection surface) 5a of an optical deflector 5 to be described later in the sub-scan section. It is formed as a line image.

5は偏向手段としての光偏向器であり、例えば4面構成のポリゴンミラー(回転多面鏡)より成っており、モーター等の駆動手段(不図示)により図中矢印A方向に一定速度で回転している。   An optical deflector 5 as a deflecting means is composed of, for example, a four-sided polygon mirror (rotating polygon mirror), and is rotated at a constant speed in the direction of arrow A in the figure by a driving means (not shown) such as a motor. ing.

6は集光機能とfθ特性とを有する結像光学手段としてのfθレンズ系であり、前述した製造方法1〜4のいずれかで製造された第1、第2の2枚のfθレンズ6a、6bより成る。該第1、第2の2枚のfθレンズ6a、6bの入射面及び射出面6a1、6a2・6b1、6b2に複数の細孔12を形成している。光偏向器5によって反射偏向された画像情報に基づく光束を被走査面としての感光ドラム面7上に結像させ、かつ副走査断面内において光偏向器5の偏向面5aと感光ドラム面7との間を共役関係にする。これにより、倒れ補正機能を有している。   Reference numeral 6 denotes an fθ lens system as an imaging optical means having a condensing function and an fθ characteristic, and the first and second fθ lenses 6a manufactured by any one of the manufacturing methods 1 to 4 described above, 6b. A plurality of pores 12 are formed on the entrance and exit surfaces 6a1, 6a2, 6b1, and 6b2 of the first and second fθ lenses 6a and 6b. A light beam based on the image information reflected and deflected by the optical deflector 5 is imaged on the photosensitive drum surface 7 as a surface to be scanned, and the deflection surface 5a of the optical deflector 5 and the photosensitive drum surface 7 in the sub-scanning section. Is in a conjugate relationship. Thus, the tilt correction function is provided.

7は被走査面としての感光ドラム面である。
本実施形態において半導体レーザー1から出射した光束はコリメーターレンズ2により略平行光束に変換され、開口絞り3によって該光束(光量)が制限され、シリンドリカルレンズ4に入射している。シリンドリカルレンズ4に入射した略平行光束のうち主走査断面においてはそのままの状態で射出する。また副走査断面内においては収束して光偏向器5の偏向面5aにほぼ線像(主走査方向に長手の線像)として結像している。そして光偏向器5の偏向面5aで反射偏向された光束は第1、第2のfθレンズ6a、6bを介して感光ドラム面7上にスポット状に結像される。該光偏向器5を矢印A方向に回転させることによって、該感光ドラム面7上を矢印B方向(主走査方向)に等速度で光走査している。これにより記録媒体としての感光ドラム面7上に画像記録を行なっている。
Reference numeral 7 denotes a photosensitive drum surface as a surface to be scanned.
In this embodiment, the light beam emitted from the semiconductor laser 1 is converted into a substantially parallel light beam by the collimator lens 2, the light beam (light quantity) is limited by the aperture stop 3, and is incident on the cylindrical lens 4. Of the substantially parallel light beam incident on the cylindrical lens 4, the light beam is emitted as it is in the main scanning section. In the sub-scan section, the light beam converges and forms a substantially linear image (a linear image long in the main scanning direction) on the deflecting surface 5a of the optical deflector 5. The light beam reflected and deflected by the deflecting surface 5a of the optical deflector 5 is imaged in a spot shape on the photosensitive drum surface 7 via the first and second fθ lenses 6a and 6b. By rotating the optical deflector 5 in the direction of arrow A, the photosensitive drum surface 7 is optically scanned in the direction of arrow B (main scanning direction) at a constant speed. As a result, an image is recorded on the photosensitive drum surface 7 as a recording medium.

上記構成によりfθレンズ(光学素子)の入射面での反射光量を抑えてゴースト等の不具合を防ぎ、あるいは出射面の透過光量を高めることで高輝度、省エネを実現することができる。更に上記構成により反射防止機能を有する安価なfθレンズを用いることが可能となり、特に複数の同素子を搭載する光学機器においては個数に応じたコスト削減が可能となる。   With the above configuration, high luminance and energy saving can be realized by suppressing the amount of reflected light on the incident surface of the fθ lens (optical element) to prevent problems such as ghosts or increasing the amount of transmitted light on the exit surface. Furthermore, the above configuration makes it possible to use an inexpensive fθ lens having an antireflection function, and in particular, in an optical apparatus equipped with a plurality of the same elements, the cost can be reduced according to the number.

尚、上記の光走査装置においては、第1、第2のfθレンズ6a、6bの入射面及び射出面6a1、6a2・6b1、6b2に複数の細孔12を形成した。これに限らず、一方のfθレンズでもよく、また入射面及び射出面の両面に限らず、一方の面であっても良い。   In the optical scanning device described above, the plurality of pores 12 are formed on the entrance surfaces and exit surfaces 6a1, 6a2, 6b1, and 6b2 of the first and second fθ lenses 6a and 6b. Not only this but one f (theta) lens may be sufficient, and it may be not only both surfaces of an incident surface and an output surface but one surface.

[画像形成装置]
図11は、図10に示した構成を有する光走査装置を用いた本発明の画像形成装置の実施形態を示す副走査方向の要部断面図である。図11において、符号104は画像形成装置を示す。この画像形成装置104には、パーソナルコンピュータ等の外部機器117からコードデータDcが入力する。このコードデータDcは、装置内のプリンタコントローラ111によって、画像データ(ドットデータ)Diに変換される。この画像データDiは、図5に示した構成を有する光走査装置100に入力される。そして、この光走査装置100からは、画像データDiに応じて変調された光ビーム103が出射され、この光ビーム103によって感光ドラム101の感光面が主走査方向に走査される。
[Image forming apparatus]
FIG. 11 is a cross-sectional view of the principal part in the sub-scanning direction showing an embodiment of the image forming apparatus of the present invention using the optical scanning device having the configuration shown in FIG. In FIG. 11, reference numeral 104 denotes an image forming apparatus. Code data Dc is input to the image forming apparatus 104 from an external device 117 such as a personal computer. The code data Dc is converted into image data (dot data) Di by a printer controller 111 in the apparatus. The image data Di is input to the optical scanning device 100 having the configuration shown in FIG. The light scanning device 100 emits a light beam 103 modulated in accordance with the image data Di, and the light beam 103 scans the photosensitive surface of the photosensitive drum 101 in the main scanning direction.

静電潜像担持体(感光体)たる感光ドラム101は、モータ115によって時計廻りに回転させられる。そして、この回転に伴って、感光ドラム101の感光面が光ビーム103に対して、主走査方向と直交する副走査方向に移動する。感光ドラム101の上方には、感光ドラム101の表面を一様に帯電せしめる帯電ローラ102が表面に当接するように設けられている。そして、帯電ローラ102によって帯電された感光ドラム101の表面に、前記光走査装置100によって走査される光ビーム103が照射されるようになっている。   The photosensitive drum 101 serving as an electrostatic latent image carrier (photoconductor) is rotated clockwise by a motor 115. With this rotation, the photosensitive surface of the photosensitive drum 101 moves in the sub-scanning direction perpendicular to the main scanning direction with respect to the light beam 103. Above the photosensitive drum 101, a charging roller 102 for uniformly charging the surface of the photosensitive drum 101 is provided so as to contact the surface. The surface of the photosensitive drum 101 charged by the charging roller 102 is irradiated with a light beam 103 scanned by the optical scanning device 100.

先に説明したように、光ビーム103は、画像データDiに基づいて変調されており、この光ビーム103を照射することによって感光ドラム101の表面に静電潜像を形成せしめる。この静電潜像は、上記光ビーム103の照射位置よりもさらに感光ドラム101の回転方向の下流側で感光ドラム101に当接するように配設された現像器107によってトナー像として現像される。   As described above, the light beam 103 is modulated based on the image data Di, and by irradiating the light beam 103, an electrostatic latent image is formed on the surface of the photosensitive drum 101. The electrostatic latent image is developed as a toner image by a developing unit 107 disposed so as to contact the photosensitive drum 101 further downstream in the rotation direction of the photosensitive drum 101 than the irradiation position of the light beam 103.

現像器107によって現像されたトナー像は、感光ドラム101の下方で、感光ドラム101に対向するように配設された転写ローラ108によって被転写材たる用紙112上に転写される。用紙112は感光ドラム101の前方(図5において右側)の用紙カセット109内に収納されているが、手差しでも給紙が可能である。用紙カセット109端部には、給紙ローラ110が配設されており、用紙カセット109内の用紙112を搬送路へ送り込む。   The toner image developed by the developing unit 107 is transferred onto a sheet 112 as a transfer material by a transfer roller 108 disposed below the photosensitive drum 101 so as to face the photosensitive drum 101. The paper 112 is stored in the paper cassette 109 in front of the photosensitive drum 101 (on the right side in FIG. 5), but can be fed manually. A paper feed roller 110 is provided at the end of the paper cassette 109, and feeds the paper 112 in the paper cassette 109 into the transport path.

以上のようにして、未定着トナー像を転写された用紙112はさらに感光ドラム101後方(図11において左側)の定着器へと搬送される。定着器は内部に定着ヒータ(図示せず)を有する定着ローラ113とこの定着ローラ113に圧接するように配設された加圧ローラ114とで構成されている。転写部から搬送されてきた用紙112を定着ローラ113と加圧ローラ114の圧接部にて加圧しながら加熱することにより用紙112上の未定着トナー像を定着せしめる。更に定着ローラ113の後方には排紙ローラ116が配設されており、定着された用紙112を画像形成装置の外に排出せしめる。   As described above, the sheet 112 on which the unfixed toner image has been transferred is further conveyed to the fixing device behind the photosensitive drum 101 (left side in FIG. 11). The fixing device includes a fixing roller 113 having a fixing heater (not shown) therein and a pressure roller 114 disposed so as to be in pressure contact with the fixing roller 113. The unfixed toner image on the sheet 112 is fixed by heating the sheet 112 conveyed from the transfer unit while being pressed by the pressure contact portion between the fixing roller 113 and the pressure roller 114. Further, a paper discharge roller 116 is disposed behind the fixing roller 113, and the fixed paper 112 is discharged out of the image forming apparatus.

図5においては図示していないが、プリントコントローラ111は、先に説明したデータの変換だけでなく、モータ115を始め画像形成装置内の各部や、後述する光走査装置内のポリゴンモータなどの制御を行う。   Although not shown in FIG. 5, the print controller 111 controls not only the data conversion described above, but also controls each part in the image forming apparatus including the motor 115, a polygon motor in the optical scanning apparatus described later, and the like. I do.

この画像形成装置を用いて、繰り返し、パターン画像及び写真画像を出力したところ、ゴースト現象は発生せず、耐久性においても何ら問題点はなかった。   When this image forming apparatus was used to repeatedly output a pattern image and a photographic image, no ghost phenomenon occurred and there was no problem in durability.

[カラー画像形成装置]
図12は図10に示した構成を有する光走査装置を複数用いた本発明の実施形態のカラー画像形成装置の要部概略図である。本実施形態は、光走査装置を4個並べ各々並行して像担持体である感光ドラム面上に画像情報を記録するタンデムタイプのカラー画像形成装置である。図12において、160はカラー画像形成装置、161、162、163、164は各々図4に示した構成を有する光走査装置である。121、122、123、124は各々像担持体としての感光ドラム、131、132、133、134は各々現像器、151は搬送ベルトである。
[Color image forming apparatus]
FIG. 12 is a schematic view of a main part of a color image forming apparatus according to an embodiment of the present invention using a plurality of optical scanning devices having the configuration shown in FIG. This embodiment is a tandem type color image forming apparatus in which four optical scanning devices are arranged side by side and image information is recorded on a photosensitive drum surface as an image carrier in parallel. In FIG. 12, reference numeral 160 denotes a color image forming apparatus, and 161, 162, 163 and 164 denote optical scanning apparatuses each having the configuration shown in FIG. Reference numerals 121, 122, 123, and 124 denote photosensitive drums as image carriers, 131, 132, 133, and 134 denote developing units, and 151 denotes a conveyance belt.

図12において、カラー画像形成装置160には、パーソナルコンピュータ等の外部機器152からR(レッド)、G(グリーン)、B(ブルー)の各色信号が入力する。これらの色信号は、装置内のプリンタコントローラ153によって、C(シアン)、M(マゼンタ)、Y(イエロー)、B(ブラック)の各画像データ(ドットデータ)に変換される。これらの画像データは、それぞれ光走査装置161、162、163、164に入力される。そして、これらの光走査装置からは、各画像データに応じて変調された光ビーム141、142、143、144が出射され、これらの光ビームによって感光ドラム121、122、123、124の感光面が主走査方向に走査される。   In FIG. 12, the color image forming apparatus 160 receives R (red), G (green), and B (blue) color signals from an external device 152 such as a personal computer. These color signals are converted into C (cyan), M (magenta), Y (yellow), and B (black) image data (dot data) by a printer controller 153 in the apparatus. These image data are input to the optical scanning devices 161, 162, 163, and 164, respectively. From these optical scanning devices, light beams 141, 142, 143, and 144 modulated according to each image data are emitted, and the photosensitive surfaces of the photosensitive drums 121, 122, 123, and 124 are emitted by these light beams. Scanned in the main scanning direction.

本実施形態におけるカラー画像形成装置は光走査装置(161、162、163、64)を4個並べる。各々がC(シアン)、M(マゼンタ)、Y(イエロー)、B(ブラック)の各色に対応し、各々平行して感光ドラム121、122、123、124面上に画像信号(画像情報)を記録し、カラー画像を高速に印字するものである。   In the color image forming apparatus according to the present embodiment, four optical scanning devices (161, 162, 163, 64) are arranged. Each corresponds to each color of C (cyan), M (magenta), Y (yellow), and B (black), and image signals (image information) are respectively formed on the surfaces of the photosensitive drums 121, 122, 123, and 124 in parallel. It records and prints color images at high speed.

本実施形態におけるカラー画像形成装置は上述の如く4つの光走査装置161、162、163、164により各々の画像データに基づいた光ビームを用いて各色の潜像を各々対応する感光ドラム121、122、123、124面上に形成している。その後、記録材に多重転写して1枚のフルカラー画像を形成している。   In the color image forming apparatus according to this embodiment, as described above, the four optical scanning devices 161, 162, 163, and 164 use the light beams based on the respective image data to respectively correspond the latent images of the respective colors to the photosensitive drums 121 and 122, respectively. , 123, and 124. Thereafter, a single full color image is formed by multiple transfer onto a recording material.

前記外部機器152としては、例えばCCDセンサを備えたカラー画像読取装置が用いられても良い。この場合には、このカラー画像読取装置と、カラー画像形成装置160とで、カラーデジタル複写機が構成される。   As the external device 152, for example, a color image reading device including a CCD sensor may be used. In this case, the color image reading apparatus and the color image forming apparatus 160 constitute a color digital copying machine.

実施例3
本実施例3は、ニッケル基板上に凸形状(突起)のニッケルの凹凸構造を有する光学素子用金型を用いて光学素子を成形することに関する。
Example 3
Example 3 relates to molding an optical element using a mold for an optical element having a convex-concave (protrusion) nickel uneven structure on a nickel substrate.

本実施例3では、実施例1と同様に有限の曲率を有する光学素子の面上に反射防止機能を有する凹形状の複数の細孔を設けることにより、光学面全面に均一なる反射防止特性を発現している。   In Example 3, similarly to Example 1, by providing a plurality of concave pores having an antireflection function on the surface of an optical element having a finite curvature, a uniform antireflection characteristic is provided on the entire optical surface. It is expressed.

〔光学素子の製造方法3〕
本実施例3に関わる光学素子の製造方法3は、ニッケル基板上に円柱状のニッケルの凹凸構造(突起)を有する光学素子用金型を用いて光学素子を成形することに関する。
[Optical Element Manufacturing Method 3]
The optical element manufacturing method 3 according to the third embodiment relates to molding an optical element using a mold for an optical element having a cylindrical nickel uneven structure (protrusion) on a nickel substrate.

光学素子の製造方法3について説明する。
光学素子の製造方法1および2と同様に、まずfθレンズ(光学素子)成形用の自由曲面を有する金型を用意し、スパッタリングによりニッケル−酸化シリコン混合膜で覆われた自由曲面を有する金型を得た。ここで、ニッケル−酸化シリコン混合膜は、RF電源を用いたマグネトロンスパッタリング法により成膜した。使用したターゲットは、直径2インチ(50.8mm)のニッケルターゲットと酸化シリコンターゲットの二つのターゲットとした。成膜条件は、ニッケルターゲットの投入電力をRF30W、かつ、酸化シリコンターゲットの投入電力をRF70Wとし、アルゴンガス圧0.11Pa、基板温度600℃として、所望の膜厚になるまで2つのターゲットによる同時成膜を行った。図4(A)は、FE−SEM(電界放出走査型電子顕微鏡)で観察したニッケル−酸化シリコン混合膜の断面像を模式的に示した図である。成膜されたニッケル−酸化シリコン混合膜41において、ニッケル(Ni)部分42がニッケル基板40に対して垂直にシリンダー状に形成される。該ニッケル(Ni)部分42を取り囲む酸化シリコン(SiO2)マトリックス領域43が形成されていることが確認された。そして前記自由曲面だけを露出するように金型全体をマスキングテープで被覆する。該自由曲面以外を被覆により絶縁防水状態にし、常温の水酸化ナトリウム水溶液に浸漬してニッケル(Ni)部分を取り囲む酸化シリコン(SiO2)を溶解させ、ニッケル(Ni)の突起を金型表面に有するfθ用金型を得た。
The optical element manufacturing method 3 will be described.
As in optical element manufacturing methods 1 and 2, first, a mold having a free curved surface for forming an fθ lens (optical element) is prepared, and a mold having a free curved surface covered with a nickel-silicon oxide mixed film by sputtering. Got. Here, the nickel-silicon oxide mixed film was formed by a magnetron sputtering method using an RF power source. Two targets were used, a nickel target having a diameter of 2 inches (50.8 mm) and a silicon oxide target. The film formation conditions are as follows: the input power of the nickel target is RF 30 W, the input power of the silicon oxide target is RF 70 W, the argon gas pressure is 0.11 Pa, the substrate temperature is 600 ° C., and the two targets are used simultaneously until the desired film thickness is obtained. Film formation was performed. FIG. 4A is a diagram schematically showing a cross-sectional image of a nickel-silicon oxide mixed film observed with an FE-SEM (field emission scanning electron microscope). In the nickel-silicon oxide mixed film 41 thus formed, a nickel (Ni) portion 42 is formed in a cylinder shape perpendicular to the nickel substrate 40. It was confirmed that a silicon oxide (SiO 2 ) matrix region 43 surrounding the nickel (Ni) portion 42 was formed. Then, the entire mold is covered with a masking tape so that only the free curved surface is exposed. The surface other than the free curved surface is insulated and waterproofed by coating, immersed in an aqueous sodium hydroxide solution at room temperature to dissolve the silicon oxide (SiO 2 ) surrounding the nickel (Ni) portion, and the nickel (Ni) protrusions are formed on the mold surface. A fθ mold having the above was obtained.

このようにして得られたfθレンズ用の金型をFE−SEM(電界放出走査型電子顕微鏡)により観察したところ、ランダムな配列の無数の突起が金型表面に垂直に立っているのがわかる。画像処理にて突起の中心座標位置を求め、隣接6個の細孔との中心間距離Dを求めていったところ、隣り合った細孔の中心間距離Dはおよそ300nmの周期であった。上記手順により製作した金型を射出成形機(住友重機工業株式会社製:SS180)に入射面側および出射面側に配し、シクロオレフィンポリマー(日本ゼオン株式会社製)を射出成形してfθレンズを得た。このとき溶融樹脂温を270℃、樹脂注入時の保圧を700kg/cm2とした。 When the mold for the fθ lens thus obtained was observed with an FE-SEM (Field Emission Scanning Electron Microscope), it was found that a myriad of randomly arranged protrusions were standing perpendicular to the mold surface. . When the center coordinate position of the protrusion was obtained by image processing and the center distance D between the six adjacent pores was obtained, the center distance D between the adjacent pores was a period of about 300 nm. The mold manufactured by the above procedure is placed on the entrance surface side and the exit surface side of an injection molding machine (Sumitomo Heavy Industries, Ltd .: SS180), and a cycloolefin polymer (Nippon Zeon Corporation) is injection molded to produce an fθ lens. Got. At this time, the molten resin temperature was set to 270 ° C., and the holding pressure at the time of resin injection was set to 700 kg / cm 2 .

このようにして得られたfθレンズをFE−SEM(電界放出走査型電子顕微鏡)により観察したところ、曲面全域にランダムに配列した柱状の細孔が観察される。個々の柱状の細孔は面の法線方向に向かって形成されていることが確認された。   When the fθ lens thus obtained is observed with an FE-SEM (field emission scanning electron microscope), columnar pores randomly arranged over the entire curved surface are observed. It was confirmed that each columnar pore was formed in the normal direction of the surface.

また画像処理にて細孔の中心位置を求め、隣接6個の柱状の細孔との中心間距離Dの平均を求めていったところ、隣り合った細孔の中心間距離Dはおよそ300nmであり、金型の突起を転写していることが確認された。   Further, the center position of the pores was obtained by image processing, and the average of the center distances D between the six adjacent columnar pores was obtained. The center distance D between the adjacent pores was about 300 nm. Yes, it was confirmed that the protrusions of the mold were transferred.

更に原子間力顕微鏡により柱状の細孔の高さを測定したところ、細孔の太さは先端に向かってほぼ一様で、平均深さがおよそ160nmであり、細孔の体積比率はおよそ46%であった。そこで分光光度計を用いて波長780nm、P偏光の垂直入射時の反射率を測定したところ0.6%であった。   Further, when the height of the columnar pores was measured with an atomic force microscope, the thickness of the pores was almost uniform toward the tip, the average depth was about 160 nm, and the volume ratio of the pores was about 46. %Met. Therefore, when the reflectance at the time of perpendicular incidence of P-polarized light with a wavelength of 780 nm was measured using a spectrophotometer, it was 0.6%.

[光学素子の製造方法4]
本実施例3に関わる光学素子の製造方法4は、ニッケル基板上に円錐状のニッケルの凹凸構造(突起)を有する光学素子用金型を用いて光学素子を成形することに関する。
[Optical Element Manufacturing Method 4]
The optical element manufacturing method 4 according to Example 3 relates to molding an optical element using a mold for an optical element having a conical uneven structure (projection) of nickel on a nickel substrate.

光学素子の製造方法4について説明する。
光学素子の製造方法3と同様に、まずfθレンズ(光学素子)成形用の自由曲面を有する金型を用意し、スパッタリングによりニッケル−酸化シリコン混合膜で覆われた自由曲面を有する金型を得た。ここで、光学素子の製造方法3と同様に、ニッケル−酸化シリコン混合膜は、RF電源を用いたマグネトロンスパッタリング法により成膜した。使用したターゲットは、直径2インチ(50.8mm)のニッケルターゲットと酸化シリコンターゲットの二つのターゲットとした。成膜条件は、2つのターゲットへの投入電力を段階的に切り替える方法を採用した。まず第1段階として、ニッケルターゲットの投入電力をRF58W、かつ、酸化シリコンターゲットの投入電力をRF0Wとし、アルゴンガス圧0.11Pa、基板温度600℃にて5分間同時成膜を行った。次に、第2段階として、ニッケルターゲットへの投入電力をRF46W、かつ、酸化シリコンターゲットの投入電力をRF28Wとし、アルゴンガス圧0.11Pa、基板温度600℃にて5分間同時成膜を行った。引き続き、第3段階として、ニッケルターゲットへの投入電力をRF35W、かつ、酸化シリコンターゲットの投入電力をRF55Wとする。第4段階として、ニッケルターゲットへの投入電力をRF23W、かつ、酸化シリコンターゲットの投入電力をRF83Wとする。第5段階として、ニッケルターゲットへの投入電力をRF12W、かつ、酸化シリコンターゲットの投入電力をRF110Wとする。各段階においてアルゴンガス圧0.11Pa、基板温度600℃にて5分間同時成膜を行った。以上、5段階の投入電力の切り替えによる成膜終了後、ニッケル−酸化シリコン混合膜の表面および断面形状をFE−SEM(電界放出走査型電子顕微鏡)により観察した。図4(B)は、FE−SEM(電界放出走査型電子顕微鏡)で観察したニッケル−酸化シリコン混合膜の断面像を模式的に示した図である。成膜されたニッケル−酸化シリコン混合膜41において、ニッケル(Ni)部分42がニッケル基板40に対して垂直にシリンダー状に形成され、該ニッケル(Ni)部分42を取り囲む酸化シリコンマトリックス領域43が形成されていることが確認された。また、投入電力を切り替えてニッケル−酸化シリコンの組成比を変化させることによってニッケル(Ni)シリンダー部分42の直径を連続的に変化させて成膜できる。その結果、基板から離れるほど徐々に直径が小さくなる、すなわち円錐状のニッケル(Ni)シリンダー部分42が形成されることが確認された。
The optical element manufacturing method 4 will be described.
As in the optical element manufacturing method 3, first, a mold having a free curved surface for forming an fθ lens (optical element) is prepared, and a mold having a free curved surface covered with a nickel-silicon oxide mixed film by sputtering is obtained. It was. Here, similarly to the optical element manufacturing method 3, the nickel-silicon oxide mixed film was formed by a magnetron sputtering method using an RF power source. Two targets were used, a nickel target having a diameter of 2 inches (50.8 mm) and a silicon oxide target. As a film forming condition, a method of switching the input power to the two targets stepwise was adopted. First, as the first stage, the nickel target power was RF58W, the silicon oxide target power was RF0W, and the films were simultaneously formed at an argon gas pressure of 0.11 Pa and a substrate temperature of 600 ° C. for 5 minutes. Next, as a second stage, the power input to the nickel target was RF 46 W, the power input to the silicon oxide target was RF 28 W, and simultaneous film formation was performed at an argon gas pressure of 0.11 Pa and a substrate temperature of 600 ° C. for 5 minutes. . Subsequently, as a third stage, the input power to the nickel target is set to RF35W, and the input power to the silicon oxide target is set to RF55W. As a fourth stage, the input power to the nickel target is RF23W, and the input power to the silicon oxide target is RF83W. As a fifth stage, the input power to the nickel target is RF12W, and the input power to the silicon oxide target is RF110W. In each stage, simultaneous film formation was performed at an argon gas pressure of 0.11 Pa and a substrate temperature of 600 ° C. for 5 minutes. As described above, after the film formation was completed by switching the input power in five steps, the surface and the cross-sectional shape of the nickel-silicon oxide mixed film were observed with an FE-SEM (field emission scanning electron microscope). FIG. 4B is a diagram schematically showing a cross-sectional image of the nickel-silicon oxide mixed film observed with an FE-SEM (field emission scanning electron microscope). In the formed nickel-silicon oxide mixed film 41, a nickel (Ni) portion 42 is formed in a cylinder shape perpendicular to the nickel substrate 40, and a silicon oxide matrix region 43 surrounding the nickel (Ni) portion 42 is formed. It has been confirmed. Further, by changing the composition ratio of nickel-silicon oxide by switching input power, the diameter of the nickel (Ni) cylinder portion 42 can be continuously changed to form a film. As a result, it was confirmed that the diameter gradually decreased with increasing distance from the substrate, that is, a conical nickel (Ni) cylinder portion 42 was formed.

そして、前記自由曲面だけを露出するように金型全体をマスキングテープで被覆する。該自由曲面以外を被覆により絶縁防水状態にし、常温のリン酸水溶液に浸漬してニッケルムニッケル(Ni)部分を取り囲む酸化シリコンを溶解させ、ニッケル(Ni)の突起を金型表面に有するfθ用金型を得た。   Then, the entire mold is covered with a masking tape so that only the free curved surface is exposed. Other than the free-form surface, it is insulated and waterproofed by coating, immersed in an aqueous phosphoric acid solution at room temperature to dissolve silicon oxide surrounding the nickel-nickel (Ni) portion, and has nickel (Ni) protrusions on the mold surface for fθ I got a mold.

このようにして得られたfθレンズ用の金型をFE−SEM(電界放出走査型電子顕微鏡)により観察した。ランダムな配列の無数の突起が金型表面に垂直に立っており、画像処理にて突起の中心座標位置を求め、隣接6個の細孔との中心間距離Dを求めていった。隣り合った細孔の中心間距離Dはおよそ240nmの周期であった。   The mold for the fθ lens thus obtained was observed with an FE-SEM (field emission scanning electron microscope). Innumerable protrusions of random arrangement stand vertically to the mold surface, and the center coordinate position of the protrusions is obtained by image processing, and the center distance D between the six adjacent pores is obtained. The center-to-center distance D between adjacent pores was a period of about 240 nm.

上記手順により製作した金型を射出成形機(住友重機工業株式会社製:SS180)に入射面側および出射面側に配し、シクロオレフィンポリマー(日本ゼオン株式会社製)を射出成形してfθレンズを得た。このとき溶融樹脂温を270℃、樹脂注入時の保圧を700kg/cm2とした。 The mold manufactured by the above procedure is placed on the entrance surface side and the exit surface side of an injection molding machine (Sumitomo Heavy Industries, Ltd .: SS180), and a cycloolefin polymer (Nippon Zeon Corporation) is injection molded to produce an fθ lens. Got. At this time, the molten resin temperature was set to 270 ° C., and the holding pressure at the time of resin injection was set to 700 kg / cm 2 .

このようにして得られたfθレンズをFE−SEM(電界放出走査型電子顕微鏡)により観察したところ、曲面全域にランダムに配列した柱状の細孔が観察され、個々の柱状の細孔は面の法線方向に向かって形成されていることが確認された。   When the fθ lens thus obtained was observed with an FE-SEM (field emission scanning electron microscope), columnar pores randomly arranged over the entire curved surface were observed, and each columnar pore was a surface. It was confirmed that it was formed toward the normal direction.

また画像処理にて細孔の中心位置を求め、隣接6個の柱状の細孔との中心間距離Dの平均を求めていったところ、隣り合った細孔の中心間距離Dはおよそ240nmであり、金型の突起を転写していることが確認された。   Further, the center position of the pores is obtained by image processing, and the average of the center distances D between the six adjacent columnar pores is obtained. The center distance D between the adjacent pores is about 240 nm. Yes, it was confirmed that the protrusions of the mold were transferred.

更に原子間力顕微鏡により柱状の細孔の高さを測定したところ、細孔の太さは先端に向かってほぼ一様で、平均深さがおよそ180nmであり、細孔の体積比率はおよそ40%であった。そこで分光光度計を用いて波長780nm、P偏光の垂直入射時の反射率を測定したところ0.6%であった。   Further, when the height of the columnar pores was measured with an atomic force microscope, the thickness of the pores was almost uniform toward the tip, the average depth was about 180 nm, and the volume ratio of the pores was about 40. %Met. Therefore, when the reflectance at the time of perpendicular incidence of P-polarized light with a wavelength of 780 nm was measured using a spectrophotometer, it was 0.6%.

実施例4
本実施例4は、基板上に凸形状のラメラ形状の凹凸構造を有する金型の製造方法に関する。本実施例については、アルミニウムニッケル混合膜を使用した場合の金型の製造方法について説明する。
Example 4
Example 4 relates to a method for manufacturing a mold having a convex lamellar uneven structure on a substrate. In this embodiment, a method for manufacturing a mold when an aluminum nickel mixed film is used will be described.

アルミニウムニッケル混合膜を非平衡状態で成膜すると、アルミニウムニッケル(Al3Ni)を主成分とする複数の柱状部材と、アルミニウム(Al)を主成分とする複数の柱状部材の2つの領域が相分離した状態で成長する。図13に示すように柱状部材のアルミニウムニッケル(Al3Ni)212部分がアルミニウム(Al)の柱状部材213により分断された構造体が形成される。 When the aluminum nickel mixed film is formed in a non-equilibrium state, two regions of a plurality of columnar members mainly composed of aluminum nickel (Al 3 Ni) and a plurality of columnar members mainly composed of aluminum (Al) are in phase. Grows in a separate state. As shown in FIG. 13, a structure in which the aluminum nickel (Al 3 Ni) 212 portion of the columnar member is divided by the aluminum (Al) columnar member 213 is formed.

このとき、図13のような相分離したアルミニウムニッケル混合膜を得るためには、膜中のニッケルの割合は20atomic%から60atomic%とする必要がある。
また、柱状部材の長軸方向の直径の平均値Dlと短軸方向の直径の平均値Dsの比(Dl/Ds)が5以上、かつ短軸方向の平均直径が5nm以上300nm以下である構造体を形成する場合は以下のようにするのがよい。基板上でアルミニウムとニッケルのエネルギーが急速に失われる状態であり、かつアルミニウムとニッケルの相分離が起こる時間スケールで表面拡散が起こる状態にすることが好ましい。
At this time, in order to obtain the phase-separated aluminum-nickel mixed film as shown in FIG. 13, the ratio of nickel in the film needs to be 20 atomic% to 60 atomic%.
The ratio of the average value Dl in the major axis direction of the columnar member to the average value Ds in the minor axis direction (Dl / Ds) is 5 or more, and the average diameter in the minor axis direction is 5 nm or more and 300 nm or less. When forming a body, it is better to do as follows. It is preferable that the energy of aluminum and nickel is rapidly lost on the substrate and that surface diffusion occurs on a time scale at which phase separation of aluminum and nickel occurs.

さらに、柱状部材の直径(短軸方向)及び柱状部材の間隔は、アルミニウムニッケル混合膜において相分離する膜厚全体の組成を変化させることにより直径が5nm以上300nm以下、柱状部材の中心間隔距離が30nm以上500nm以下の範囲内で変化する。   Furthermore, the diameter of the columnar members (in the minor axis direction) and the interval between the columnar members are 5 nm to 300 nm in diameter by changing the composition of the total thickness of the phase separation in the aluminum nickel mixed film, and the center interval distance between the columnar members is It changes within the range of 30 nm to 500 nm.

上記のアルミニウムニッケル混合膜の成膜プロセスは、基板上に非平衡状態での成膜が可能であれば特に限定されない。非平衡状態における成膜方法としては、スパッタリング法、電子線蒸着法等気相中・真空中で行うものが好ましく、特にスパッタリング法が好適である。スパッタリング法においては、アルミニウムターゲットとニッケルターゲットの同時スパッタリングが適用できる。あるいはアルミニウムターゲットとニッケルターゲットを焼結して形成した混合ターゲットによるスパッタリング、または、アルミニウムターゲットにニッケルチップを配置したスパッタリングなど幾つかの手法がある。本発明は、特にこれらに限定されるものではない。また、スパッタリング法におけるスパッタリングターゲットと基板間距離、投入電力、プロセスガスの種類、プロセスガスの圧力、基板温度、基板に印加するバイアス等により高度に構造体の形成を制御することが可能である。従って、上記の成膜条件を最適化することによって、本発明の柱状部材のアルミニウムニッケル(Al3Ni)212部分がアルミニウム(Al)の柱状部材213により分断された構造体が形成される。 The film forming process of the aluminum nickel mixed film is not particularly limited as long as the film can be formed in a non-equilibrium state on the substrate. As a film forming method in a non-equilibrium state, a method performed in a gas phase or in a vacuum such as a sputtering method or an electron beam evaporation method is preferable, and a sputtering method is particularly preferable. In the sputtering method, simultaneous sputtering of an aluminum target and a nickel target can be applied. Alternatively, there are several methods such as sputtering using a mixed target formed by sintering an aluminum target and a nickel target, or sputtering using a nickel chip disposed on an aluminum target. The present invention is not particularly limited to these. In addition, the formation of the structure can be highly controlled by the distance between the sputtering target and the substrate in the sputtering method, the input power, the type of process gas, the pressure of the process gas, the substrate temperature, the bias applied to the substrate, and the like. Therefore, by optimizing the above film forming conditions, a structure in which the aluminum nickel (Al 3 Ni) 212 portion of the columnar member of the present invention is divided by the aluminum (Al) columnar member 213 is formed.

本実施例においては、アルミニウムターゲットにニッケルチップ(1.5cm角)を配置したものと、ニッケル基板を選択する。前記ニッケル基板に対して、構成したい相分離構造の周期の整数倍に相当する凹凸構造をある一方向に形成させる。この基板に対してアルミニウムニッケル混合膜を成膜すると、図15の模式図に示されるように、凹凸構造に沿って本発明の構造体、すなわちアルミニウムニッケル(Al3Ni)とアルミニウム(Al)の相分離構造を配列させることが可能となる。上記凹凸構造は構造体を形成するアルミニウムおよびニッケルの拡散に対して異方性を持たせるために好適であるが、これに限定するものではない。例えば、成膜時のアルミニウムおよびニッケルの堆積を基板に対して斜め方向から行うことにより、基板へ入射される原料自体の運動方向に異方性を持たせることによって実施することも可能である。 In this embodiment, a nickel substrate (1.5 cm square) arranged on an aluminum target and a nickel substrate are selected. An uneven structure corresponding to an integral multiple of the period of the phase separation structure to be formed is formed in one direction on the nickel substrate. When an aluminum nickel mixed film is formed on this substrate, as shown in the schematic diagram of FIG. 15, the structure of the present invention, that is, aluminum nickel (Al 3 Ni) and aluminum (Al) are formed along the concavo-convex structure. It becomes possible to arrange the phase separation structure. The concavo-convex structure is suitable for imparting anisotropy to the diffusion of aluminum and nickel forming the structure, but is not limited thereto. For example, the deposition of aluminum and nickel at the time of film formation can be performed by giving anisotropy to the direction of motion of the raw material itself incident on the substrate by performing oblique deposition with respect to the substrate.

さらに、図13で模式的に示した構造体をエッチングすることによって、アルミニウムの柱状部材213を選択的に溶解する。それにより図15(A)に示すような凸形状部(以降、突起と称することにする)232を有したラメラ形状の凹凸構造を形成することが可能となる。   Further, the aluminum columnar member 213 is selectively dissolved by etching the structure schematically shown in FIG. Accordingly, it is possible to form a lamella-shaped concavo-convex structure having a convex portion (hereinafter referred to as a protrusion) 232 as shown in FIG.

つまり、基板上に凸形状のラメラ形状の凹凸構造を有する金型の製造方法について、第一に異方性を持たせたニッケル基板上にアルミニウムニッケル混合膜を非平衡状態で成膜する。第二に成膜により得られたアルミニウムニッケル(Al3Ni)を主成分とする複数の柱状部材と、アルミニウム(Al)を主成分とする複数の柱状部材とを有する混合膜から柱状部材のアルミニウム(Al)部分をりん酸あるいはアンモニア水等で選択的にエッチング除去する。そして、ニッケル(Ni)あるいはアルミニウムニッケル(Al3Ni)からなる金型を作製することができる。 That is, in the manufacturing method of a mold having a convex lamellar concavo-convex structure on a substrate, first, an aluminum nickel mixed film is formed in a non-equilibrium state on a nickel substrate having anisotropy. Secondly, aluminum of a columnar member is obtained from a mixed film having a plurality of columnar members mainly composed of aluminum nickel (Al 3 Ni) obtained by film formation and a plurality of columnar members mainly composed of aluminum (Al). The (Al) portion is selectively removed by etching with phosphoric acid or aqueous ammonia. A mold made of nickel (Ni) or aluminum nickel (Al 3 Ni) can be manufactured.

さらに、前記凹凸構造のアスペクト比や基材と雰囲気との体積比率に関しては、図15(A)に示した柱状部材のラメラ形状のアルミニウムニッケル(Al3Ni)の凹凸構造(突起)の深さが100nm以上であるのがよい。更に、ニッケル基板に対して該ラメラ形状のアルミニウムニッケル(Al3Ni)の凹凸構造の断面積率が40%以上80%以下の範囲であることが好ましい。ここで、前記ラメラ形状の凹凸構造の断面積率は、アルミニウムニッケル混合膜におけるアルミニウムとニッケルの組成比を変化させる方法によって制御することができる。また、アルミニウムとニッケルの成膜レートを考慮してスパッタ時間を制御することにより所望の該凹凸構造の深さが得られる。 Further, regarding the aspect ratio of the concavo-convex structure and the volume ratio between the substrate and the atmosphere, the depth of the concavo-convex structure (projection) of lamellar aluminum nickel (Al 3 Ni) of the columnar member shown in FIG. Is preferably 100 nm or more. Furthermore, it is preferable that the cross-sectional area ratio of the concavo-convex structure of the lamellar aluminum nickel (Al 3 Ni) with respect to the nickel substrate is in the range of 40% to 80%. Here, the cross-sectional area ratio of the lamella-shaped concavo-convex structure can be controlled by a method of changing the composition ratio of aluminum and nickel in the aluminum nickel mixed film. Further, by controlling the sputtering time in consideration of the film formation rate of aluminum and nickel, the desired depth of the concavo-convex structure can be obtained.

また、本発明による凹凸構造は、図15(A)に示したラメラ形状を有するものに限定されるものではなく、成膜条件や組成比の組み合わせにより実現する、あらゆる形状のものが含まれる。   In addition, the uneven structure according to the present invention is not limited to the one having the lamellar shape shown in FIG. 15A, and includes any shape that can be realized by a combination of film forming conditions and composition ratios.

さらに、本発明の基板上にラメラ形状の凹凸構造を有する金型は、ニッケル基板と上記アルミニウムニッケル(Al3Ni)あるいはニッケル(Ni)の柱状部材との間に接着層231を設けた図15(B)の構造でもよい。該接着層としてはチタニウム(Ti)、ニッケル(Ni)、及びそれらを含んだ合金が好ましい。 Furthermore, in the mold having a lamellar uneven structure on the substrate of the present invention, an adhesive layer 231 is provided between the nickel substrate and the aluminum nickel (Al 3 Ni) or nickel (Ni) columnar member as shown in FIG. The structure of (B) may be sufficient. As the adhesive layer, titanium (Ti), nickel (Ni), and alloys containing them are preferable.

実施例5
本実施例5は、実施例3と同様に凸形状のラメラ形状の凹凸構造を有する金型の製造方法に関する。本実施例については、ニッケルと化合物を形成しない材料として挙げられる金(Au)とニッケル(Ni)の混合膜を使用した場合の金型の製造方法について説明する。金とニッケルを非平衡状態で同時にスパッタリングすると、ニッケル(Ni)を主成分とする複数の柱状部材と、金(Au)を主成分とする複数の柱状部材との2つの領域に分離する。このとき、ニッケル(Ni)(あるいは金(Au))を主成分とする柱状部材の形状は、結晶化したニッケル及び金の結晶粒界によって形成されており、多角柱形状、多角錐形状等を含んでいる。
Example 5
The fifth embodiment relates to a method of manufacturing a mold having a convex lamellar uneven structure as in the third embodiment. In this example, a method of manufacturing a mold when using a mixed film of gold (Au) and nickel (Ni), which is mentioned as a material that does not form a compound with nickel, will be described. When gold and nickel are sputtered simultaneously in a non-equilibrium state, they are separated into two regions of a plurality of columnar members mainly composed of nickel (Ni) and a plurality of columnar members mainly composed of gold (Au). At this time, the shape of the columnar member mainly composed of nickel (Ni) (or gold (Au)) is formed by crystallized nickel and gold crystal grain boundaries. Contains.

実施例3と同様に、柱状部材の直径(短軸方向)および柱状部材の間隔は、金−ニッケル混合膜におけるニッケルと金の組成比を変化させることにより、直径(短軸方向)は10nm以上200nm以下にできる。そして、間隔は30nm以上500nm以下の範囲で変化させることができる。金−ニッケル混合膜におけるニッケルと金の組成比を変化させる方法としては、成膜レートを徐々に変化させながら金−ニッケル混合膜を積層させる方法がある。あるいは、少なくとも2種類以上の組成比の異なるターゲットを用いて金−ニッケル混合膜を積層させる方法が挙げられる。スパッタリング法を用いる場合は、投入電力、スパッタリング圧力、基板バイアス、基板温度等の成膜条件を制御することにより成膜レートを変化させることが可能である。   As in Example 3, the diameter (short axis direction) of the columnar members and the interval between the columnar members are 10 nm or more in diameter (short axis direction) by changing the composition ratio of nickel and gold in the gold-nickel mixed film. Can be 200 nm or less. The interval can be changed in the range of 30 nm to 500 nm. As a method of changing the composition ratio of nickel and gold in the gold-nickel mixed film, there is a method of laminating the gold-nickel mixed film while gradually changing the film forming rate. Or the method of laminating | stacking a gold-nickel mixed film using the target from which at least 2 or more types of composition ratios differ is mentioned. In the case of using a sputtering method, the film formation rate can be changed by controlling film formation conditions such as input power, sputtering pressure, substrate bias, and substrate temperature.

さらに、実施例3と同様の方法で異方性を持たせた基板上に金−ニッケル混合膜を成膜する。そして、成膜により得られたニッケル(Ni)を主成分とする複数の柱状部材と、金(Au)を主成分とする複数の柱状部材を有する混合膜から柱状部材の金(Au)部分を金エッチング液で選択的に溶解する。こうして、ニッケル(Ni)からなる金型を作製することができる。   Further, a gold-nickel mixed film is formed on a substrate having anisotropy by the same method as in Example 3. Then, the gold (Au) portion of the columnar member is obtained from a mixed film having a plurality of columnar members mainly composed of nickel (Ni) obtained by film formation and a plurality of columnar members mainly composed of gold (Au). Dissolve selectively with gold etchant. Thus, a mold made of nickel (Ni) can be produced.

実施例6
本実施例6は、ニッケル基板上に凸形状(突起)のラメラ形状のアルミニウムニッケルの凹凸構造を有する光学素子用金型を用いて光学素子を成形することに関する。
Example 6
Example 6 relates to molding an optical element using a mold for an optical element having a concavo-convex structure of a convex (projection) lamellar aluminum nickel on a nickel substrate.

図16(A)は本発明の実施例の金型で得られる複数の溝の断面を模式的に示した模式図である。図中の242は微細な溝(凹形状部)であり、反射防止機能を有し、有限な曲率を有する光学素子241の面(ベース形状が凹面もしくは凸面)上に、ランダムに複数設けられている。前記微細な溝(凹形状部)は、凸形状の柱状構造と凹形状の柱状構造の2つの部分が一次元方向に配列した周期構造より形成されており、溝断面が矩形であるラメラ形状を成している。この複数の溝242は各々略同一の凹形状より成り、かつ光学素子241の面の法線方向に独立して形成されている。   FIG. 16A is a schematic view schematically showing a cross section of a plurality of grooves obtained by the mold of the embodiment of the present invention. Reference numeral 242 in the figure denotes a fine groove (concave portion), which has an antireflection function and is randomly provided on the surface (base shape is concave or convex) of the optical element 241 having a finite curvature. Yes. The fine groove (concave portion) is formed of a periodic structure in which two portions of a convex columnar structure and a concave columnar structure are arranged in a one-dimensional direction, and has a lamellar shape having a rectangular groove cross section. It is made. Each of the plurality of grooves 242 has substantially the same concave shape, and is formed independently in the normal direction of the surface of the optical element 241.

ここで反射防止機能とは鏡面の反射率に比較して前記溝を配した面の反射率を低減させる機能、好ましくは反射率が1%以下とすることを称す。また複数の溝242は、有限な曲率を有する光学素子の面上にモールド成形により形成されている。   Here, the antireflection function refers to a function of reducing the reflectance of the surface provided with the groove as compared with the reflectance of the mirror surface, and preferably the reflectance is 1% or less. The plurality of grooves 242 are formed by molding on the surface of the optical element having a finite curvature.

本実施例において、複数の溝242のうち、隣接する溝242の短軸方向における中心間隔距離D(短軸方向における矩形のラメラ形状一周期分の長さに相当)とし、使用する波長をλとするとき、   In the present embodiment, among the plurality of grooves 242, the center interval distance D (corresponding to the length of one period of a rectangular lamellar shape in the short axis direction) of adjacent grooves 242 is set, and the wavelength used is λ. And when

Figure 0005016957
Figure 0005016957

なる条件を満足するように設定している。
ここで、条件式(1)は隣接する溝242の短軸方向における中心間距離Dの上限を規定するものである。すなわち、条件式(1)の上限を上回ると、光学面全面に均一に優れた反射防止特性を発現することが難しくなってくるので好ましくない。また、下限については機能上の制約はなく、後述する溝と雰囲気との体積比率が適切であれば限りなく小さくても良い。
Is set to satisfy the following conditions.
Here, the conditional expression (1) defines the upper limit of the center-to-center distance D in the minor axis direction of the adjacent grooves 242. That is, exceeding the upper limit of the conditional expression (1) is not preferable because it becomes difficult to develop an excellent antireflection characteristic on the entire optical surface. The lower limit is not functionally limited, and may be as small as possible as long as the volume ratio between the groove and the atmosphere described later is appropriate.

尚、隣接する溝242の短軸方向における中心間距離Dとは、ある一方向に配列している断面矩形状のラメラ形状を成している溝において、短軸方向における溝の中心間距離を称す。つまり測定領域内の全ての溝に対して、隣接の溝に対する短軸方向における中心間距離の平均を各々求め、それらの平均値をその配列での溝の中心間距離とする。   The center-to-center distance D in the minor axis direction of adjacent grooves 242 is the groove center-to-center distance in the minor axis direction in a groove having a lamellar shape with a rectangular cross section arranged in a certain direction. Call it. That is, for all the grooves in the measurement region, the average of the center-to-center distances in the minor axis direction with respect to the adjacent grooves is obtained, and the average value is set as the center-to-center distance of the grooves in the array.

本実施例では、上記のような略同一凹形状の複数の溝を有限の曲率を有する光学素子の面上に、該面の法線方向に独立して形成している。該複数の溝の配列方向と直交する方向に反射防止機能を発現することにより、光学面全面に均一なる反射防止特性が得られている。   In this embodiment, a plurality of grooves having substantially the same concave shape as described above are formed independently on the surface of the optical element having a finite curvature in the normal direction of the surface. By exhibiting an antireflection function in a direction perpendicular to the direction in which the plurality of grooves are arranged, uniform antireflection characteristics are obtained over the entire optical surface.

本実施例において反射防止機能が発現するためには、隣り合う溝の間隔は0次回折光が発生しないと言われている光学素子の設計波長λの1/2以下であることが特に好適である。   In order to exhibit the antireflection function in this embodiment, it is particularly preferable that the interval between adjacent grooves is equal to or less than ½ of the design wavelength λ of an optical element that is said to generate no 0th-order diffracted light. .

そこで、本実施例では、隣接する溝の中心間隔距離Dが上記条件式(1)を満たすように設定することにより、反射防止機能を発現している。
ここで設計波長とは光学素子を透過もしくは光学素子で反射させる光の波長を言い、反射光量の抑制を意図する波長を指す。例えば、可視光を光学素子に透過させて波長600nm以下の反射光量を抑制させたい場合、設計波長は600nmとみなし、細孔の隣り合う間隔は300nm以下であることが好ましい。または前記課題で例示したレーザービームプリンタにおいては780nm以下のレーザー光を用いており、溝の隣り合う間隔は390nm以下であることが好ましい。
Therefore, in this embodiment, the antireflection function is manifested by setting the center distance D between adjacent grooves so as to satisfy the conditional expression (1).
Here, the design wavelength refers to the wavelength of light that is transmitted through or reflected by the optical element, and refers to a wavelength that is intended to suppress the amount of reflected light. For example, when it is desired to transmit visible light through an optical element and suppress the amount of reflected light having a wavelength of 600 nm or less, the design wavelength is regarded as 600 nm, and the interval between adjacent pores is preferably 300 nm or less. Alternatively, the laser beam printer exemplified in the above-mentioned problem uses laser light of 780 nm or less, and the interval between adjacent grooves is preferably 390 nm or less.

本実施例においては凸形状(突起)のラメラ形状のアルミニウムニッケルの凹凸構造を有する光学素子用金型を用いて光学素子を成形することに関して述べている。この点に関しては、凹形状(溝)のラメラ形状のアルミニウムニッケルの凹凸構造を有する光学素子用金型を用いて光学素子を成形させることも可能である。   In this embodiment, an optical element is described using a mold for an optical element having a concavo-convex structure of convex-shaped (projection) lamellar aluminum nickel. In this regard, it is also possible to mold the optical element using a mold for an optical element having a concave-convex (groove) lamellar aluminum-nickel uneven structure.

次に、本発明の光学素子の製造方法について説明する。
尚、本発明の製造方法は以下に示す製造方法に限定されるものではない。また、本発明では780nmのP偏光レーザーの反射防止を対象としているが、本発明により得られる光学素子の反射防止特性は単波長レーザーに限られるものではなく、可視光、紫外光、赤外光に対しても適用可能である。
Next, the manufacturing method of the optical element of this invention is demonstrated.
In addition, the manufacturing method of this invention is not limited to the manufacturing method shown below. In the present invention, the antireflection of a 780 nm P-polarized laser is targeted. However, the antireflection characteristic of the optical element obtained by the present invention is not limited to a single wavelength laser, and visible light, ultraviolet light, infrared light. It is applicable to.

本発明では、ニッケルとニッケルと相分離する材料との成膜工程により得られた構造体から形成される、ラメラ形状の突起を有するニッケルあるいはニッケル合金の凹凸構造からなる光学素子用金型の製造工程を用いる。更に、該金型を用いて該突起を転写させることでラメラ形状の溝を形成する素子形成工程とを用いて光学素子を形成している。   In the present invention, a mold for an optical element having a concavo-convex structure of nickel or a nickel alloy having a lamellar projection formed from a structure obtained by a film forming process of nickel and a material that phase separates from nickel is manufactured. Process is used. Furthermore, an optical element is formed using an element forming step of forming a lamellar groove by transferring the protrusion using the mold.

あるいは、本発明では、ニッケルとニッケルと相分離する材料との成膜工程により得られた構造体から形成される、ラメラ形状の溝を有するニッケルあるいはニッケル合金の凹凸構造からなる光学素子用金型の製造工程を用いる。更に、該金型を用いて該溝を転写させることでラメラ形状の突起を形成する素子形成工程とを用いて光学素子を形成している。   Alternatively, in the present invention, a mold for an optical element having a concavo-convex structure of nickel or a nickel alloy having a lamellar groove formed from a structure obtained by a film forming process of nickel and a material that phase separates from nickel. The manufacturing process is used. Furthermore, an optical element is formed using an element forming step of forming a lamellar protrusion by transferring the groove using the mold.

ここで、ラメラ形状の突起(あるいは溝)の周期およびサイズ(幅と高さ)は、適宜条件を選択することで制御することが可能である。
つまり、スパッタリング法によって成膜条件を適宜選択することにより、金型表面全面に一括して所望の突起(あるいは溝)を形成することができ、短時間にかつ安価にSWSを形成することが可能である。
Here, the period and size (width and height) of the lamella-shaped protrusion (or groove) can be controlled by appropriately selecting conditions.
In other words, by appropriately selecting the film forming conditions by the sputtering method, it is possible to form desired protrusions (or grooves) all over the mold surface, and to form SWS in a short time and at low cost. It is.

また、金型に形成した突起(あるいは溝)を転写させる手段としては、インジェクション、レプリカ、プレス、注型などいずれの成形手段でも構わないが、基体と共にSWSを効率良く転写成形できるインジェクションおよびプレス成形が特に好適である。また、金型から離型する際、突起(あるいは溝)の向きと離型方向は必ずしも平行でない。但し、突起(あるいは溝)が転写されて形成された溝(あるいは突起)がある程度の変形を許容できるうちに、例えば溝が完全に凝固する前に離型することで、容易に離型することできる。   In addition, as a means for transferring the projection (or groove) formed on the mold, any molding means such as injection, replica, press, casting, etc. may be used, but injection and press molding capable of efficiently transferring SWS together with the substrate. Is particularly preferred. Further, when releasing from the mold, the direction of the protrusion (or groove) and the releasing direction are not necessarily parallel. However, while the groove (or protrusion) formed by transferring the protrusion (or groove) can tolerate a certain degree of deformation, it can be easily released, for example, by releasing before the groove is completely solidified. it can.

特に、本発明のラメラ形状の突起(あるいは溝)を有する金型においては、突起の長軸方向の直径Dlと短軸方向の直径Dsの比(Dl/Ds)が5以上であり突起の形状が離型する方向に対して垂直方向にも長さを有している。そのため、円柱状あるいは円錐状の突起(あるいは細孔)を有する金型よりも耐久性が良好でかつ、離型性に優れており、SWSを破壊することなく金型を容易に離型することできる。   In particular, in the mold having a lamella-shaped protrusion (or groove) of the present invention, the ratio (Dl / Ds) of the diameter Dl in the major axis direction to the diameter Ds in the minor axis direction is 5 or more, and the shape of the protrusion Has a length in a direction perpendicular to the direction in which the mold is released. Therefore, it has better durability than molds having columnar or conical protrusions (or pores) and has excellent releasability, and the mold can be easily released without destroying the SWS. it can.

[光学素子の製造方法]
本実施例6に関わる光学素子の製造方法は、ニッケル基板上にラメラ形状のアルミニウムニッケルの凹凸構造(突起)を有する光学素子用金型を用いて光学素子を成形することに関する。
[Method for Manufacturing Optical Element]
The method for manufacturing an optical element according to Example 6 relates to molding an optical element by using a mold for an optical element having a concavo-convex structure (projections) of lamellar aluminum nickel on a nickel substrate.

光学素子の製造方法について説明する。
まずfθレンズ(光学素子)成形用の自由曲面を有する金型を用意し、スパッタリングにより自由曲面上にプライマー層、アルミニウムニッケル層の順に均一に成膜して、アルミニウムニッケル混合膜で覆われた自由曲面を有する金型を得た。ここで、予めアルミニウムニッケル層を成膜する金型に対して200nmの周期にて凹凸構造をある方向に形成させた。これは、ダイヤモンドスラリー等を染み込ませた研磨テープによるテープバーニッシュにより形成し、この金型に対してアルミニウムニッケル混合膜は、RF電源を用いたマグネトロンスパッタリング法により成膜した。ターゲットは、直径4インチ(101.6mm)のアルミニウムターゲットにニッケルチップ(1.5cm角)を配置したものを使用した。成膜条件は、投入電力RF120W、アルゴンガス圧0.11Pa、基板温度400℃として、所望の膜厚になるまで成膜を行った。
A method for manufacturing the optical element will be described.
First, a mold having a free curved surface for forming an fθ lens (optical element) was prepared, and a primer layer and an aluminum nickel layer were uniformly formed on the free curved surface in this order by sputtering and covered with an aluminum nickel mixed film. A mold having a curved surface was obtained. Here, a concavo-convex structure was formed in a certain direction with a period of 200 nm with respect to a mold for forming an aluminum nickel layer in advance. This was formed by a tape varnish made of a polishing tape soaked with diamond slurry or the like, and an aluminum nickel mixed film was formed on this mold by a magnetron sputtering method using an RF power source. The target used was a 4 inch (101.6 mm) diameter aluminum target with a nickel chip (1.5 cm square) arranged. Film formation was carried out until the desired film thickness was obtained with an input power of RF 120 W, an argon gas pressure of 0.11 Pa, and a substrate temperature of 400 ° C.

図13は、FE−SEM(電界放出走査型電子顕微鏡)で観察したアルミニウムニッケル混合膜の断面像を模式的に示した図である。成膜されたアルミニウムニッケル混合膜211において、アルミニウムニッケル(Al3Ni)部分212がニッケル基板210に対して垂直に膜の体積方向に柱状構造が形成される。そして、該アルミニウムニッケル(Al3Ni)部分212を取り囲むアルミニウムの柱状構造が形成されていることが確認された。そして前記自由曲面だけを露出するように金型全体をマスキングテープで被覆し、該自由曲面以外を被覆により絶縁防水状態にする。そして、常温のリン酸水溶液に浸漬してアルミニウムニッケル(Al3Ni)部分を取り囲むアルミニウムを溶解させる。こうして、アルミニウムニッケル(Al3Ni)の突起を金型表面に有するfθ用金型を得た。 FIG. 13 is a diagram schematically showing a cross-sectional image of an aluminum nickel mixed film observed with an FE-SEM (field emission scanning electron microscope). In the formed aluminum nickel mixed film 211, a columnar structure is formed in which the aluminum nickel (Al 3 Ni) portion 212 is perpendicular to the nickel substrate 210 in the volume direction of the film. It was confirmed that an aluminum columnar structure surrounding the aluminum nickel (Al 3 Ni) portion 212 was formed. Then, the entire mold is covered with a masking tape so that only the free curved surface is exposed, and the parts other than the free curved surface are insulated and waterproofed by covering. Then, the aluminum surrounding the aluminum nickel (Al 3 Ni) portion is dissolved by dipping in an aqueous phosphoric acid solution at room temperature. Thus, an fθ mold having aluminum nickel (Al 3 Ni) protrusions on the mold surface was obtained.

このようにして得られたfθレンズ用の金型をFE−SEM(電界放出走査型電子顕微鏡)により観察したところ、テクスチャーの凹凸構造に沿った配列のラメラ形状の突起が金型表面に垂直に立っているのが分かる。画像処理にて突起の短軸方向における中心位置を求め、突起の短軸方向における隣接の突起との中心間距離Dを求めていった。隣り合った突起の短軸方向における中心間距離Dはおよそ200nmの周期であった。上記手順により製作した金型を射出成形機(住友重機工業株式会社製:SS180)に入射面側および出射面側に配している。そして、シクロオレフィンポリマー(日本ゼオン株式会社製)を射出成形してfθレンズを得た。このとき溶融樹脂温を270℃、樹脂注入時の保圧を700kg/cm2とした。 When the mold for the fθ lens thus obtained was observed with an FE-SEM (field emission scanning electron microscope), the lamella-shaped protrusions arranged along the textured uneven structure were perpendicular to the mold surface. I can see you standing. The center position in the minor axis direction of the projection was obtained by image processing, and the center distance D between adjacent projections in the minor axis direction of the projection was obtained. The distance D between the centers of adjacent protrusions in the minor axis direction was a period of about 200 nm. The molds manufactured by the above procedure are arranged on the entrance surface side and the exit surface side of an injection molding machine (Sumitomo Heavy Industries, Ltd .: SS180). A cycloolefin polymer (manufactured by Zeon Corporation) was injection molded to obtain an fθ lens. At this time, the molten resin temperature was set to 270 ° C., and the holding pressure during resin injection was set to 700 kg / cm 2 .

なお、型から樹脂を抜きとる際に、基板が邪魔になる場合は、当該基板を予め除去してから、細孔の両側から樹脂を充填、離型できる。上述の実施例においても同様である。
このようにして得られたfθレンズをFE−SEM(電界放出走査型電子顕微鏡)により観察したところ、曲面全域にランダムに配列したラメラ形状の断面矩形状の溝が観察され、個々の断面矩形状の溝は面の法線方向に向かって形成されていることが確認された。
Note that if the substrate gets in the way when removing the resin from the mold, the substrate can be removed in advance, and then the resin can be filled and released from both sides of the pores. The same applies to the above-described embodiments.
When the fθ lens thus obtained was observed with an FE-SEM (Field Emission Scanning Electron Microscope), lamella-shaped cross-sectionally rectangular grooves arranged randomly throughout the curved surface were observed, and each cross-sectional rectangular shape was observed. These grooves were confirmed to be formed toward the normal direction of the surface.

また画像処理にて断面矩形状の溝の中心位置を求め、隣接の溝との中心間距離D(溝の短軸方向)の平均を求めていったところ、隣り合った溝の短軸方向における中心間距離Dはおよそ200nmであり、金型の突起を転写していることが確認された。   Further, the center position of the groove having a rectangular cross section is obtained by image processing, and the average of the center distance D (the minor axis direction of the groove) between adjacent grooves is obtained. The center-to-center distance D was approximately 200 nm, and it was confirmed that the mold protrusions were transferred.

更に原子間力顕微鏡によりラメラ形状の溝の形状を測定したところ、溝の幅は先端に向かってほぼ一様で、平均深さがおよそ160nmであり、溝の体積比率はおよそ60%であった。そこで分光光度計を用いて波長780nm、P偏光の垂直入射時の反射率を測定したところ0.6%であった。   Further, when the shape of the lamellar groove was measured with an atomic force microscope, the groove width was almost uniform toward the tip, the average depth was about 160 nm, and the groove volume ratio was about 60%. . Therefore, when the reflectance at the time of perpendicular incidence of P-polarized light with a wavelength of 780 nm was measured using a spectrophotometer, it was 0.6%.

本発明の光学素子用金型を用いて成形された光学素子は、光の入出射面での界面反射光量を抑制する機能を有する。例えばカメラやビデオカメラをはじめとする撮像機器、液晶プロジェクタや電子写真機器の光走査装置をはじめとする投影機器に好適に利用することができる。   The optical element molded using the optical element mold of the present invention has a function of suppressing the amount of interface reflection at the light incident / exit surface. For example, it can be suitably used for imaging equipment such as cameras and video cameras, and projection equipment such as liquid crystal projectors and optical scanning devices for electrophotographic equipment.

本発明の金型の製造方法を説明するニッケルとニッケルと相分離する材料の混合膜を模式的に表した模式図である。It is the schematic diagram which represented typically the mixed film of the material which phase-separates with nickel and nickel explaining the manufacturing method of the metal mold | die of this invention. 本発明の金型の製造方法を説明するアルミニウムニッケル混合膜の模式的に表した模式図である。It is the schematic diagram which represented typically the aluminum nickel mixed film explaining the manufacturing method of the metal mold | die of this invention. 本発明の金型の製造方法を説明するアルミニウムニッケル混合膜の模式的に表した模式図である。It is the schematic diagram which represented typically the aluminum nickel mixed film explaining the manufacturing method of the metal mold | die of this invention. 本発明の光学素子用金型の製造方法を説明するアルミニウムニッケル混合膜の断面を模式的に表した模式図である。It is the schematic diagram which represented typically the cross section of the aluminum nickel mixed film explaining the manufacturing method of the metal mold | die for optical elements of this invention. 本発明の光学素子用金型の断面を模式的に表した模式図である。It is the schematic diagram which represented typically the cross section of the metal mold | die for optical elements of this invention. 本発明の光学素子用金型の断面を模式的に表した模式図である。It is the schematic diagram which represented typically the cross section of the metal mold | die for optical elements of this invention. 本発明の実施例の光学素子の断面を模式的に表した模式図である。It is the schematic diagram which represented typically the cross section of the optical element of the Example of this invention. 本発明の実施例に係る細孔あるいは突起の断面を模式的に表した模式図である。It is the schematic diagram which represented typically the cross section of the pore or protrusion which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係る細孔あるいは突起の配列を模式的に表した模式図である。It is the schematic diagram which represented typically the arrangement | sequence of the pore or protrusion which concerns on the Example of this invention. 本発明の光学素子を搭載した光走査装置の要部の断面図である。It is sectional drawing of the principal part of the optical scanning device carrying the optical element of this invention. 本発明の画像形成装置の要部の断面図である。1 is a cross-sectional view of a main part of an image forming apparatus of the present invention. 本発明のカラー画像形成装置の要部の断面図である。1 is a cross-sectional view of a main part of a color image forming apparatus of the present invention. 本発明の金型の製造方法を説明するアルミニウムニッケル混合膜の模式的に表した模式図である。It is the schematic diagram which represented typically the aluminum nickel mixed film explaining the manufacturing method of the metal mold | die of this invention. 本発明の金型の製造方法を説明するアルミニウムニッケル混合膜の模式的に表した模式図である。It is the schematic diagram which represented typically the aluminum nickel mixed film explaining the manufacturing method of the metal mold | die of this invention. 本発明の金型の断面を模式的に表した模式図である。It is the schematic diagram which represented the cross section of the metal mold | die of this invention typically. 本発明の実施例に係る溝の断面を模式的に表した模式図である。It is the schematic diagram which represented typically the cross section of the groove | channel which concerns on the Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 光源手段(半導体レーザー)
2 コリメータレンズ
3 開口絞り
4 シリンドリカルレンズ
5 光偏向器
5a 偏向面
6 結像光学手段
6a、6b fθレンズ
6a1、6b1 入射面
6a2、6b2 出射面
7 被走査面
10、20、30、40、50、60、230 基板
11、41 混合膜
12、42 シリンダー
13、32、43 マトリックス
21、51、61、232 凸形状部
22、52、62、233 凹形状部
31 細孔
63、231 接着層
71、81 光学素子
72、82、92 細孔
100 光走査装置
101 感光ドラム
102 帯電ローラ
103 光ビーム
104 画像形成装置
107 現像装置
108 転写ローラ
109 用紙カセット
110 給紙ローラ
111 プリンタコントローラ
112 転写材(用紙)
113 定着ローラ
114 加圧ローラ
115 モータ
116 排紙ローラ
117 外部機器
121、122、123、124 像担持体(感光ドラム)
131、132、133、134 現像器
141、142、143、144 光ビーム
151 用紙搬送路
152 外部機器
153 プリンタコントローラ
160 カラー画像形成装置
161、162、163、164 光走査装置
210 基板
211 混合膜
212 第一の柱状部材(アルミニウムニッケル)
213 第二の柱状部材(アルミニウム)
241 光学素子
242 溝
1 Light source means (semiconductor laser)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 Collimator lens 3 Aperture stop 4 Cylindrical lens 5 Optical deflector 5a Deflection surface 6 Imaging optical means 6a, 6b f (theta) lens 6a1, 6b1 Incident surface 6a2, 6b2 Output surface 7 Scanned surface 10, 20, 30, 40, 50, 60, 230 Substrate 11, 41 Mixed film 12, 42 Cylinder 13, 32, 43 Matrix 21, 51, 61, 232 Convex part 22, 52, 62, 233 Concave part 31 Pore 63, 231 Adhesive layer 71, 81 Optical element 72, 82, 92 Fine hole 100 Optical scanning device 101 Photosensitive drum 102 Charging roller 103 Light beam 104 Image forming device 107 Developing device 108 Transfer roller 109 Paper cassette 110 Paper feed roller 111 Printer controller 112 Transfer material (paper)
113 Fixing roller 114 Pressure roller 115 Motor 116 Paper discharge roller 117 External device 121, 122, 123, 124 Image carrier (photosensitive drum)
131, 132, 133, 134 Developer 141, 142, 143, 144 Light beam 151 Paper transport path 152 External device 153 Printer controller 160 Color image forming device 161, 162, 163, 164 Optical scanning device 210 Substrate 211 Mixed film 212 First One columnar member (aluminum nickel)
213 Second columnar member (aluminum)
241 Optical element 242 Groove

Claims (18)

基板上に凹凸構造を有する型の製造方法であって、前記基板上に第1の材料と該第1の材料と相分離する第2の材料を同時に成膜する工程と、前記成膜工程により得られた前記第1の材料を成分とする複数のシリンダーと、前記複数のシリンダーを取り囲む前記第2の材料を成分とするマトリックス領域とを有し、該第1及び第2の材料の少なくともいずれか一方にニッケルを含有する混合膜から、該マトリックス部分を除去して前記第1の材料からなる凹凸構造を有する型を作製する工程、とを含むことを特徴とする型の製造方法。   A method of manufacturing a mold having a concavo-convex structure on a substrate, comprising: simultaneously forming a first material and a second material phase-separated from the first material on the substrate; and A plurality of cylinders comprising the obtained first material as a component, and a matrix region comprising the second material surrounding the plurality of cylinders as a component, and at least one of the first and second materials And a step of producing a mold having an uneven structure made of the first material by removing the matrix portion from the mixed film containing nickel in one side. 基板上に凹凸構造を有する型の製造方法であって、前記基板上に第1の材料と該第1の材料と相分離する第2の材料を同時に成膜する工程と、前記成膜工程により得られた前記第1の材料を成分とするマトリックス領域と、前記マトリックス領域に取り囲まれた前記第2の材料を成分とする複数のシリンダーとを有し、該第1及び第2の材料の少なくともいずれか一方にニッケルを含有する混合膜から、該シリンダー部分を除去して前記第1の材料からなる凹凸構造を有する型を作製する工程、とを含むことを特徴とする型の製造方法。   A method of manufacturing a mold having a concavo-convex structure on a substrate, comprising: simultaneously forming a first material and a second material phase-separated from the first material on the substrate; and A matrix region composed of the first material obtained as a component, and a plurality of cylinders composed of the second material surrounded by the matrix region, wherein at least one of the first and second materials And a step of producing a mold having an uneven structure made of the first material by removing the cylinder portion from a mixed film containing nickel in either one of them. 凹凸構造は、前記基板上に複数配置され、かつ前記第1の材料から構成され、前記凹凸構造の周期が30nm以上500nm以下の範囲内であり、かつ前記凹凸構造の深さが100nm以上であることを特徴とする請求項1に記載の型の製造方法。   A plurality of concavo-convex structures are arranged on the substrate and are composed of the first material, the period of the concavo-convex structure is in the range of 30 nm to 500 nm, and the depth of the concavo-convex structure is 100 nm or more. The method for manufacturing a mold according to claim 1. ニッケル基板上にニッケルとニッケルと相分離する材料を同時に成膜する工程と、前記成膜工程により得られたニッケルを成分とする複数のシリンダーと、前記複数のシリンダーを取り囲み、かつ、ニッケルと相分離する材料を成分とするマトリックス領域とを有する混合膜から該マトリックス部分をエッチング除去してニッケルあるいはニッケル合金からなる型を作製する工程とを含むことを特徴とする請求項1に記載の型の製造方法。   A step of simultaneously forming a material for phase separation of nickel and nickel on a nickel substrate; a plurality of cylinders containing nickel obtained by the film formation step; and surrounding the plurality of cylinders; 2. The mold according to claim 1, further comprising a step of etching and removing the matrix portion from a mixed film having a matrix region containing a material to be separated as a component to produce a mold made of nickel or a nickel alloy. Production method. ニッケル基板上にニッケルとニッケルと相分離する材料を同時に成膜する工程と、前記成膜工程により得られたニッケルを成分とするマトリックス領域と、前記マトリックス領域に取り囲まれ、かつ、ニッケルと相分離する材料を成分とする複数のシリンダーとを有する混合膜から該シリンダー部分をエッチング除去してニッケルあるいはニッケル合金からなる型を作製する工程とを含むことを特徴とする請求項2に記載の型の製造方法。   A step of simultaneously forming a material that phase-separates nickel and nickel on a nickel substrate, a matrix region containing nickel obtained by the film-forming step as a component, and surrounded by the matrix region and phase-separated from nickel And a step of producing a mold made of nickel or a nickel alloy by etching away the cylinder portion from a mixed film having a plurality of cylinders containing a material to be processed as a component. Production method. ニッケルあるいはニッケル合金からなる型は、前記混合膜におけるニッケルとニッケルと相分離する材料の組成比を変化させることによってシリンダーの形状を制御することを特徴とする請求項4に記載の型の製造方法。   5. The mold manufacturing method according to claim 4, wherein the mold made of nickel or a nickel alloy controls the shape of the cylinder by changing the composition ratio of the material that phase-separates nickel and nickel in the mixed film. . ニッケルと相分離する材料は、ニッケルと共晶型平衡状態図を有するアルミニウム、マグネシウム、チタニウム、イットリウム、ジルコニウムのいずれかを少なくとも1種類以上含有していることを特徴とする請求項4に記載の型の製造方法。   5. The material phase-separated from nickel contains at least one of aluminum, magnesium, titanium, yttrium and zirconium having a eutectic equilibrium diagram with nickel. Mold manufacturing method. ニッケルと相分離する材料は、ニッケルと化合物を形成しない銀、金のいずれかを少なくとも1種類以上含有していることを特徴とする請求項4に記載の型の製造方法。   The method for producing a mold according to claim 4, wherein the material phase-separated from nickel contains at least one of silver and gold that do not form a compound with nickel. ニッケルあるいはニッケル合金からなる型は、凸形状の複数の円柱状あるいは円錘状の凹凸構造によって形成されていることを特徴とする請求項4に記載の型の製造方法。   The mold manufacturing method according to claim 4, wherein the mold made of nickel or a nickel alloy is formed by a plurality of convex-shaped cylindrical or conical uneven structures. ニッケルあるいはニッケル合金からなる型は、凹形状の複数の円柱状あるいは円錘状の凹凸構造によって形成されていることを特徴とする請求項5に記載の型の製造方法。   6. The mold manufacturing method according to claim 5, wherein the mold made of nickel or a nickel alloy is formed by a plurality of concave columnar or conical concavo-convex structures. 請求項1に記載の光学素子用型の製造方法により製造されたことを特徴とする光学素子用型。   An optical element mold manufactured by the method for manufacturing an optical element mold according to claim 1. 基板上に凹凸構造を有する型の製造方法であって、前記基板上に第一の柱状部材と該第一の柱状部材と相分離する第二の柱状部材を同時に成膜する工程と、前記成膜工程により得られた前記第一と第二の柱状部材で構成される2相分離構造を有する混合膜からいずれか一方の相で構成される柱状部材を溶解させて、もう一方の相で構成される柱状部材からなる金型を作製する工程とを含むことを特徴とする型の製造方法。 A mold manufacturing method of having an uneven structure on a substrate, a step of simultaneously forming a second columnar member that columnar members and phase separation of the first columnar member and said first on the substrate, the formed A columnar member composed of one of the phases is dissolved from the mixed film having a two-phase separation structure composed of the first and second columnar members obtained by the membrane process, and is composed of the other phase. The manufacturing method of the type | mold characterized by including the process of producing the metal mold | die consisting of the columnar member made. 前記凹凸構造は、前記基板上に複数配置され、かつ前記第一と第二の柱状部材で構成される2相分離構造を有する混合膜のいずれか一方の相で構成され、かつ前記いずれか一方の相における長軸方向の平均直径Dlと短軸方向の平均直径Dsの比が5以上であり、かつ前記凹凸構造の周期が30nm以上500nm以下の範囲内であり、かつ前記凹凸構造の深さが100nm以上であることを特徴とする請求項12に記載の型の製造方法。 The concavo-convex structure is composed of any one phase of a mixed film having a two-phase separation structure that is arranged in plurality on the substrate and composed of the first and second columnar members, and either one of the above. The ratio of the average diameter Dl in the major axis direction to the average diameter Ds in the minor axis direction in the phase is 5 or more, the period of the concavo-convex structure is in the range of 30 nm to 500 nm, and the depth of the concavo-convex structure The method for producing a mold according to claim 12 , wherein is 100 nm or more. 前記第一の柱状部材又は第二の柱状部材の短軸方向の平均直径が5nm以上300nm以下であることを特徴とする請求項12に記載の型の製造方法。 13. The mold manufacturing method according to claim 12 , wherein an average diameter in a minor axis direction of the first columnar member or the second columnar member is 5 nm or more and 300 nm or less. 前記第一と第二の柱状部材で構成される2相分離構造を有する混合膜において、一つの方向性を持って分離構造が形成されていることを特徴とする請求項12に記載の型の製造方法。 In mixed film having the first a two-phase separation structure composed of a second columnar member, of the type according to claim 12, characterized in that the separation structure with a single direction is formed Production method. ニッケル基板上にニッケルとニッケルと相分離する材料を同時に成膜する工程と、前記成膜工程により得られた2相分離構造を有する混合膜からニッケルと相分離する部材を含み一方の相で構成される柱状部材をエッチング除去してニッケルあるいはニッケル合金からなる金型を作製する工程とを含むことを特徴とする請求項12に記載の型の製造方法。 Constructed in one phase, including a step of simultaneously depositing nickel and a phase-separating material on a nickel substrate, and a member that phase-separates nickel from a mixed film having a two-phase separation structure obtained by the film-forming step The method of manufacturing a mold according to claim 12 , further comprising: a step of etching and removing a columnar member to be manufactured to produce a mold made of nickel or a nickel alloy. 前記ニッケルあるいはニッケル合金からなる金型は、前記混合膜におけるニッケルとニッケルと相分離する材料の組成比を変化させることによって前記柱状部材の形状を制御することを特徴とする請求項16に記載の型の製造方法。 The nickel or mold made of nickel alloy, according to claim 16, characterized by controlling the shape of the columnar member by varying the composition ratio of the material to phase separate the nickel and nickel in the mixed layer Mold manufacturing method. 前記ニッケルあるいはニッケル合金からなる金型は、凸形状あるいは凹形状の複数のラメラ形状の凹凸構造によって形成されていることを特徴とする請求項16に記載の型の製造方法。 The mold manufacturing method according to claim 16 , wherein the mold made of nickel or a nickel alloy is formed by a plurality of lamella-shaped uneven structures having a convex shape or a concave shape.
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